• Author / Uploaded
• Sonia Lizbeth Villa López

• Categories
• Fertilizante
• Agua
• La contaminación del agua
• Materiales
• Ciencias fisicas

Citation preview

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

CUESTIONARIO 1. Defina patógeno, SDWA, NMC, MCC, AHA, DPP, THM y SWTR. Patógeno. Es cualquier microorganismo capaza de producir una enfermedad infecciosa. Incluye a los virus, bacterias, hongos y protozoos. SDWA: Ley de Agua Potable Segura. Obliga a los servicios de agua a que proporcionen información completa a los consumidores sobre la calidad del agua. NMC: Nivel Máximo del Contaminante. Nivel máximo permitido del contaminante en el agua, el cual llega a cualquier usuario del sistema público de agua. MCC: Corporación del Desafío Milenio, una agencia del gobierno para proyectos de desarrollo. AHA: Archivo Histórico del Agua. Rescata mediante técnicas de organización, descripción, resguardo, conservación y digitalización, la memoria histórica de los usos sociales del agua en México. DDP: Regla para Sub-Productos de Desinfección. THM: Los Trihalometanos son compuestos químicos que se forman cuando la materia orgánica que arrastran los ríos entra en contacto con el cloro en las plantas potabilizadoras, o con cualquier otro compuesto halogenado. SWTR: Regla del tratamiento de agua superficial. 2 Definir potable y sabroso y explique por qué se debe suministrar agua que sea potable y sabrosa a la vez. Potable: es el agua que se puede consumir sin preocuparse por efectos adversos sobre la salud. Sabroso: presenta buen sabor y seguridad al consumirla. Se debe suministrar un agua potable y de buen sabor para asegurar un consumo seguro. Además sino es sabrosa las personas optarán por agua no tratada que tal vez no sea segura. 3. Distinga entre sustancias disueltas, sólidos suspendidos y sustancias coloidales con base a su tamaño y el mecanismo por el que se pueden eliminar del agua. Estos se pueden eliminar por filtración y filtración natural, con la eliminación de las bacterias, dándole gran variedad a sus características químicas que se modifican al contacto con minerales. 4. Escriba las cuatro categorías de calidad de agua con respecto al agua potable. Físicas: Se relacionan con la calidad del agua para uso domestico y se suelen relacionar con la apariencia del agua, su color o turbiedad, temperatura y sobretodo su olor y sabor. Químicas: La caracterización química del agua para beber influye la identificación de sus componentes y las concentraciones de estos. 2

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

Microbiológicas: Agentes importantes para la salud pública y también suelen serlo en la modificación de las características químicas del agua. Radiológicas: Se deben considerar los factores radiológicos en zonas donde el agua pudiese tener contacto con sustancias radioactivas. 5. Identifique el grupo de microorganismos que se emplean como indicador de contaminación fecal del agua y explique por qué se seleccionó. ¿Cuáles son sus limitaciones? Los indicadores microbiológicos de contaminación fecal clásicos han sido aquellos microorganismos de la flora saprofita del intestino, que se encuentran muy abundantes y en el mayor número de individuos de la población. Los grupos de microorganismos más habituales en heces humanas son Bacteroides fragilis, coniformes totales y fecales, Escherichia coli y estreptococos fecales. A la hora de elegir un microorganismo como indicador de contaminación fecal también hay que tener en cuenta la facilidad de su cultivo. 6. Haga un diagrama de una planta de ablandamiento de agua y de una filtración, escriba los nombres de todas las partes y explique sus funciones. Indique donde se agregan los reactivos y donde se producen los reactivos. Planta de ablandamiento de agua:

3

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012 PLANTA DE FILTRACIÓN:

7. Describa el proceso de coagulación. Procesos dentro de la etapa de clarificación del agua. La coagulación se refiere al proceso de desestabilización de las partículas suspendidas de modo que se reduzcan las fuerzas de separación entre ellas. 8. Diferencia entre coagulación y floculación. La Coagulación se define como la desestabilización de la suspensión coloidal, mientras que la Floculación se limita a los fenómenos de transporte de las partículas coaguladas para provocar colisiones entre ellas promoviendo su aglomeración. La coagulación se utiliza para tratar agua superficial, en cambio la floculación para agua subterránea. 9. Explique el efecto del pH sobre la solubilidad del sulfato de aluminio y del cloruro férrico. Ejerce un gran efecto porque es el que determina las reacciones de cada uno de estos sobre el medio en el que se encuentre, ácido o básico. 10. Haga una lista de los tipos básicos de promotores de la coagulación, explique cómo funciona cada una y cuando se debe emplear. 1. Coagulantes a base de sales metálicas. Son utilizados en el tratamiento de aguas provenientes del uso industrial y doméstico, también pueden ser empleados para el ablandamiento de aguas, eliminación de metales pesados, eliminación de aceites y grasas, eliminación de fosfatos, etc. Entre los coagulantes de este tipo se encuentran: óxido de calcio, sulfato de hierro, alúmina y cloruro férrico.

4

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

2. Coagulantes polimerizados a base de sales metálicas. La mayoría de este tipo de coagulantes está hecho a base de aluminio y hierro, entre los que se encuentran el cloruro de poli-aluminio, es muy utilizado para el tratamiento de aguas en Asia y en Europa del este. 3. Coagulantes a base de polímeros sintéticos. Pueden ser aniónicos, catiónicos o no iónicos. Este tipo de coagulantes, aumentan la viscosidad de la solución sobre la que se aplica y tienen una tasa muy baja de difusión, por tanto es necesario inducir su difusión para una mejor dispersión de estos polímeros. Los coagulantes son utilizados para la neutralización, emulsión o creación de puentes de enlace entre los coloides. 4. Coagulantes de origen natural. Presenta características de bio-degrabilidad, compatibilidad ambiental, eficiencia, etc. Dentro del grupo se encuentran: semillas de plantas, floculantes minerales, almidones, alginatos, polisacáridos naturales. Se utilizan para clarificar el agua superficial. 11. Defina dureza en función de los componentes químicos que la causan, y los resultados que observan los usuarios del agua dura. La dureza es una característica química del agua que está determinada por el contenido de carbonatos, bicarbonatos, cloruros, sulfatos y ocasionalmente nitratos de calcio y magnesio. La dureza es indeseable en algunos procesos, tales como el lavado doméstico e industrial, provocando que se consuma más jabón, al producirse sales insolubles, es un agua que no produce espuma, con el jabón. El agua dura forma un residuo grisáceo con el jabón, que a veces altera el color de la ropa sin poder lavarla correctamente, forma una dura costra en las ollas y en los grifos y, algunas veces, tienen un sabor desagradable. 12. Con diagramas y reacciones químicas, explique cómo se vuelve dura el agua. Por lo general la dureza del agua es causada por la presencia de iones calcio (Ca2+) y iones magnesio (Mg2+) disueltos en el agua. La forma de dureza más común y problemática es la causada por la presencia de bicarbonato de sodio (Ca(HCO3)2). El agua la adquiere cuando la lluvia pasa por piedra caliza (CaCO3). Cuando el agua de lluvia cae y disuelve dióxido de carbono (CO 2) del aire y forma ácido carbónico (H2CO3), por lo que se acidifica ligeramente: CO2 (g) + H2O (l)

H2CO3 (aq)

El carbonato de sodio (CaCO3 ) no es muy soluble en agua, sin embargo, cuando el ácido diluido pasa por la piedra caliza reacciona formando bicarbonato de sodio (Ca(HCO3)2) que sí es soluble en agua: CaCO3 (s) + H2CO3 (aq)

Ca2+ (aq) + 2HCO3- (aq)

Por lo tanto, el agua de lluvia toma iones calcio Ca2+ y iones bicarbonato HCO3- y se vuelve dura. 5

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

13. Explique la diferencia entre las sedimentaciones tipo I, II y III. En la sedimentación discreta de tipo I, las partículas no cambian de características (forma, tamaño, densidad) durante la caída. A diferencia de las partículas de tipo II, en donde si cambian sus características durante la caída. En la sedimentación de tipo III, cuando existe una baja concentración de partículas en el agua, éstas se depositan sin interferir (caída libre). En cambio, cuando hay altas concentraciones de partículas, se producen colisiones que las mantienen en una posición fija y ocurre un depósito masivo en lugar de individual. 14. Describa la comparación entre filtros lentos y rápidos de arena, y filtros de medios duales, con respecto a los procedimientos de operación y cargas relativas. Los filtros lentos requieren de una gran extensión, por lo tanto se suelen usar en comunidades pequeñas. Son útiles en las aguas que presentan baja turbidez. Mientras que los filtros de arena rápidos necesitan un área mucho más reducida, y son usados principalmente como unidades de depuración en las plantas de tratamientos de aguas municipales. Debido a la alta demanda de agua, los filtros rápidos han ido reemplazando a los filtros lentos. Los filtros de medios duales son Filtros de lecho profundo con capas separadas de distintos medios, tal como antracita y arena, colocadas una sobre otra. 15. Explique cómo se limpia un filtro rápido de arena. Durante la operación de los filtros rápidos, los sólidos son eliminados del agua y acumulados en la parte superior del medio filtrante. Después de un período de operación, el filtro rápido se limpia por retrolavado con un flujo de agua en contracorriente:

6

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

16. Explique por qué es preferible un desinfectante que tenga un residuo frente a uno que no lo tenga. Para garantizar su efectividad, un buen desinfectante debe cumplir con una serie de requisitos. Por ejemplo, Debe dejar residuales persistentes en el agua, de manera que estos actúen como una barrera sanitaria para posibles contaminaciones futuras. 17. Escriba las ecuaciones de la disolución de cloro gaseoso en agua y de la disociación posterior de acido hipocloroso. El cloro disuelto en el agua se disocia de acuerdo con las siguientes ecuaciones: Cl2 + H2O HOCl

HOCl + H+ + ClOCl- + H+

A pH mayores de 4, las especies predominantes son el HOCl (ácido hipocloroso) y OCl(ion hipoclorito). El porcentaje de cloro presente como HOCl depende fuertemente del pH, ya que este es un ácido débil. 18. Defina los términos espesado, acondicionamiento y desaguado. Espesamiento: Remover la mayor cantidad de agua que sea posible antes de la deshidratación final o digestión del lodo. Gracias a este proceso de bajo costo se reduce a la mitad el volumen de los lodos. Acondicionamiento: es el tratamiento se le proporciona al agua para que cumpla con las mínimas características de ser un agua potable o ideal para el uso humano. Desaguado: desaguar es extraer o dejar salir el agua de algún lugar. Lo que se obtiene es el desaguado. 19. Haga la lista y describa tres métodos de desaguado no mecánico del lodo. 1. Deshidratación de lodos. El lodo producido a partir de la planta de deshidratación es generalmente adecuado para su eliminación en vertederos, a un costo considerablemente más bajo por tonelada de residuos líquidos. 2. Desecación de lodos. Es producido generalmente mediante procedimientos basados en contacto, convención o radiación. No es necesario el suministro de grandes cantidades de aire porque el calor suministrado por contacto entre el producto que se descarga y las paredes calientes es suficiente. Solo se requiere una cantidad de flujo de gas mínima para la evacuación del vapor. Esto tiene como ventaja que el gasto de aire de salida es bajo. 3. Estabilización. Estabilización aeróbica se puede realizar simultáneamente en plantas de lodos activos donde los lodos, tanto primarios como secundarios, son continuamente aireados durante largos periodos de tiempo.

7

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

20. Haga la lista y describa cuatro métodos mecánicos de desaguado de lodo. Se emplean equipos de separación sólido-líquido que se pueden clasificar dentro de las dos principales categorías de acuerdo a los principios que emplean y los tamaños de partículas que se suelen manejar. Los cuatro métodos mecánicos son: a) Sedimentación: El líquido es obstaculizado por el recipiente y las partículas se mueven libremente. b) Filtración: Las partículas son obstaculizadas por un medio filtrante y son los líquidos los que fluyen a través de dicho medio. c) Espesador. Las partículas sólidas se pueden obtener en forma de lodo espeso dentro de un espesador, obteniendo un rebose de líquido clarificado. d) Centrifugación. Ante partículas sólidas extremadamente pequeñas, del orden de las micras, este asentamiento se ralentiza demasiado empleando únicamente la acción de la gravedad; por ello habrá que acudir a equipos de separación sólido-líquido centrífugos o bien aglomerar las partículas finas con el empleo de floculantes o a través de fenómenos de coagulación.

CUESTIONARIO: ADMINISTRACIÓN DE LA CALIDAD Y TRATAMIENTO DEL AGUA. 1. Haga una lista de las principales categorías de contaminantes (hay cuatro) que producen cada una de las cuatro fuentes principales de agua residual. Las principales fuentes de contaminación del agua son: 1. Compuestos minerales: pueden ser sustancias tóxicas como los metales pesados (plomo, mercurio, etc.), nitratos, nitritos. Otros elementos afectan a las propiedades organolépticas (olor, color y sabor) del agua que son el cobre, el hierro, etc. Otros producen el desarrollo de las algas y la eutrofización (disminución de la cantidad de O 2 disuelto en el agua) como el fósforo. 2. Compuestos orgánicos (fenoles, hidrocarburos, detergentes, etc.) Producen también eutrofización del agua debido a una disminución de la concentración de oxigeno. 3. La contaminación microbiológica se produce principalmente por la presencia de fenoles, bacterias, virus, protozoos, algas unicelulares, etc. 4. La contaminación térmica provoca una disminución de la solubilidad del oxigeno en el agua. 2. Anote los dos nutrientes más preocupantes para un cuerpo receptor de agua. Los dos nutrientes más preocupantes son el nitrógeno y el fosforo. 3. Defina la demanda bioquímica del oxígeno (DBO). Si la oxidación de un compuesto orgánico se efectúa mediante microorganismos que usen el oxígeno como recurso alimenticio, al oxigeno consumido se le llama demanda bioquímica del oxígeno (DBO). 8

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

4. Explique el procedimiento de la determinación de DBO y especifique los valores nominales de temperatura y tiempo que se usan para este análisis.

La prueba de la DBO es un procedimiento experimental, tipo bioensayo, que mide el oxígeno requerido por los organismos en sus procesos metabólicos al consumir la materia orgánica presente en las aguas residuales o naturales. Las condiciones estándar del ensayo incluyen incubación en la oscuridad a 20ºC por un tiempo determinado, generalmente cinco días. Las condiciones naturales de temperatura, población biológica, movimiento del agua, luz solar y la concentración de oxígeno no pueden ser reproducidas en el laboratorio. Los resultados obtenidos deben tomar en cuenta los factores anteriores para lograr una adecuada interpretación. 5. Haga una lista de las tres razones por las que la constante de velocidad de DBO puede variar. 1. Naturaleza del desecho. 2. Habilidad de los microorganismos para utilizar el desecho. 3. Temperatura. 6. Haga una gráfica que muestre el efecto de hacer variar la constante de velocidad DBO de cinco días si la DBO es igual, y el efecto sobre la DBO última si la DBO de cinco días es igual.

7. Haga una lista de tres razones por las que el nitrógeno amoniacal es perjudicial para un cuerpo receptor de agua y sus usuarios. Es un componente tóxico. Contamina el agua, debido a la presencia de bacterias. En agua con bastante oxígeno disuelto, el nitrógeno amoniacal pasa a nitritos y luego a nitratos, otros contaminantes del agua. 9

TRATAMIENTO DEL AGUA.

18/05/2012

8. Haga una lista de tres fuentes de fósforo que deben controlarse para reducir la eutrofización que causan los cultivos en los lagos. 1. Fosfatos provenientes de los efluentes de plantas industriales y aguas negras. 2. Fosfatos provenientes de detergentes caseros u otros agentes limpiadores. 3. Reducir el ingreso de fertilizantes, abono y suelo desde fuentes no puntuales. 4. Proteger las zonas acuáticas cerca de las costas e internas que filtran y retienen nutrientes que fluyen desde la tierra. 9. Defina lluvia ácida. La lluvia ácida se forma cuando la humedad en el aire se combina con los óxidos de nitrógeno y el dióxido de azufre emitidos por fábricas, centrales eléctricas y vehículos que queman carbón o productos derivados del petróleo. En interacción con el vapor de agua, estos gases forman ácido sulfúrico y ácidos nítricos. Finalmente, estas sustancias químicas caen a la tierra acompañando a las precipitaciones, constituyendo la lluvia ácida. 12. Explique por qué debe preocupar la lluvia ácida. La lluvia ácida puede ocasionarle considerables deterioros al medio ambiente, la acidificación de los ríos, lagos y mares, dificulta el desarrollo de vida acuática en estas aguas, provocando la muerte de peces y especies marinas. También este fenómeno afecta a la vegetación directamente. 13. Explique el papel de los suelos calcáreos en la protección de los lagos contra su acidificación. Para corregir un compuesto demasiado ácido, se debe añadir a este un componente que sea alcalino, los suelos calcáreos, son muy ricos en calcio, con un pH entre 7.3 y 8.5, por lo que ayudan a la neutralización de un lago ácido. 14. Haga una lista de seis variables, excluyendo el pH del agua de lluvia, que determinen el grado de acidificación de un lago. Además, explique cómo podría cambiar el grado de acidificación el aumento o disminución del valor de cada una de esas variables. Temperatura. Concentración de los componentes ácidos en el agua: ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácidos orgánicos. Características físicas del agua: color, olor. Muerte de especies que habitan en el lago, así también de cambios en su apariencia. Presencia de vegetación que solo crece en medios ácidos. Calidad del agua. Con el aumento de las variables mencionadas anteriormente, se puede provocar la extinción del ecosistema. Pero si existe la disminución de los mismos, con un tratamiento adecuado del agua, se evita la destrucción del mismo. 10