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Contaminantes del medio acuoso - Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales | Tecnología ambiental



Química ambiental
Programa desarrollado

Cuarto Cuatrimestre
División: Ciencias de la Salud, Biológicas y Ambientales

Química Ambiental
Unidad 2

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Índice 2. Contaminantes del medio acuoso Actividad 1. Dudas y consultas sobre Química ambiental 2.1. Tipos y toxicidad 2.1.1. Caracterización físico-química de los medios acuosos 2.1.2. Parámetros indicativos de contaminación y toxicidad Actividad 2. Parámetros físicos y químicos del agua Actividad 3. Práctica. Parámetros físicos y químicos en el agua 2.2. Transporte y difusión 2.2.1. Procesos de transporte de contaminantes en medios acuosos 2.2.2. Depuración de aguas Actividad 4. Transporte y difusión de contaminantes en el medio acuoso 2.3. Muestreos en medio acuosos 2.3.1. Toma y análisis de muestras 2.3.2. Problemáticas principales de contaminantes acuosos Actividad 5. Problemática del agua Autoevaluación Evidencia de aprendizaje. La problemática del proceso industrial y el agua Actividad de Autorreflexión Cierre Para saber más Fuentes de consulta



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Unidad 2. Contaminantes del medio acuoso Presentación de la unidad
Los contaminantes presentes en el medio acuoso provienen de diversas descargas, los cuales se encuentran en estado líquido y son: los desechos domésticos, agrícolas e industriales, en fugas de fosas sépticas, terrenos que se utilizan de alimentación a animales, ácidos de minas, sales metálicas solubles como;sulfatos, nitratos, fosfatos carbonatos, también los gases tóxicos, tales como el amoniaco, cloro, dióxido de azufre. Todos éstos son mortales para la vida acuática. Estos contaminantes también se les conoce como contaminantes químicos. Entre los contaminantes en estado sólido se encuentran: la arcilla, cenizas, desechos sólidos, grasa, papel, hule, madera, plásticos, y metales. A los contaminantes sólidos también se le conoce como contaminantes físicos. Otro contaminantes que también afectan a este medio acuoso, son los contaminantes orgánicos, provienen de desechos domésticos, agrícolas e industriales, entre los que se encuentran desechos de animales, desechos de mataderos, aceites e insecticidas, los contaminantes orgánicos tienden a extinguir el oxígeno disuelto en el agua. Por último, los contaminantes biológicos que incluyen bacterias y virus, estos afectan provocando por un lado enfermedades a la vida acuática, por otro lado producen enfermedades al ser humano como la tifoidea, disentería, poliomielitis, hepatitis, el cólera entre otras. En la presente unidad aprenderás como se realiza un muestreo y los importantes parámetros que se deben realizar a las muestras de aguas, para proponer alternativas de solución que ayuden a purificar el agua, utilizando los fundamentos de la química ambiental y la utilidad del diagnóstico, para su control.



Propósito

En esta unidad conocerás como se analizan los contaminantes, que se encuentran en el medio acuoso, cómo impactan al ambiente, y cómo se transportan y difunden los contaminantes, además identificarás los diferentes parámetros físicos y químicos, a través desimuladores, así como la forma de llevar acabo el muestreo en aguas.

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Competencia específica

Determinar las metodologías de depuración del agua, para plantear propuestas de saneamiento, a partir de la identificación de los contaminantes acuosos.

2. Contaminantes del medio acuoso
Algunas actividades humanas producen residuos que en un determinado caso pueden contaminar el agua provocando alteraciones y/o modificaciones a las condiciones naturales y dejándola deteriorada para muchos de sus usos, como el principal que es para el consumo humano y el riego de diversos cultivos. Hay una diversidad de industrias que producen contaminantes, de toxicidad variable, los cuales son vertidos al agua. Ejemplos de industrias papeleras, químicas, azucareras, mineras, entre otras, que durante los procesos de fabricación, se producen sustancias las cuales se eliminan de forma disuelta en agua, provocando la contaminación acuosa y dirigiéndose a un cauce natural o artificial. Las industrias deben regirse por normatividad vigente, es decir por Normas Oficiales Mexicanas, y cumplir con las Leyes Ambientales, estipuladas en la Ley General de Equilibrio Ecológico para la Protección del Ambiente, que por sus siglas es LGEEPA, conociendo los parámetros y valores necesarios para poder purificar el agua residual antes de verterla, sin embargo en ocasiones se producen derrames de manera accidental o intencionales, que ponen en peligro los ecosistemas acuáticos colindantes a las instalaciones de las industrias.Actividad 1. Dudas y consultas sobre Química ambiental
Para comenzar las actividades de la asignatura, ha permanecido abierto el foro de dudas, ya que a través de él te apoyarás para resolver y consultar dudas que vayan surgiendo durante la unidad. Participa en el foro de dudas, de la siguiente forma: Expresa las preguntas que te vayan surgiendo durante la unidad. Comparte, tus inquietudes relacionadas con la asignatura. Comenta las aportaciones hechas por otros de tus compañeros(as), recuerda que todos

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podemos aprender de los demás, enriquecernos colaborativamente y así podemos aportar a la solución de las dudas. Tu Facilitador(a) estará pendiente de las participaciones para retroalimentarte en los casos que sea necesario.

2.1. Tipos y toxicidad
Un tóxico es una sustancia que puede producir algún efecto nocivo sobre un ser vivo, tanto animal como vegetal. Los tóxicos son los agentes químicos o físicos capaces de generar un desequilibrio. En este sentido un tóxico es toda radicación física o agente químico que, tras generarse internamente o entrar en contacto, penetrar o ser absorbido por un organismo vivo, en dosis suficientemente alta, puede producir un efecto adverso directo o indirecto en el mismo. (Jiménez, 2009). La toxicidad puede ser aguda o crónica. La primera se caracteriza por las altas concentraciones a las que está expuesto un ser vivo en un periodo de tiempo corto. Mientras que en la crónica los seres vivos se exponen a bajas concentraciones por periodos de tiempo largos. Lacontaminación ambiental por agentes químicos ha ocurrido de forma intencional o accidental, principalmente a partir de la industrialización de actividades humanas. A partir de esta intensificación, numerosos agentes químicos, son liberados rutinariamente al ambiente y transportados por diversas vías como la atmósfera, el suelo o el agua sin importar el origen o rutas de transporte al final, estas sustancias terminan incorporándose a los cuerpos de agua (cuerpos receptores). Cuando se realiza la descarga de agua residual en un cuerpo receptor, los contaminantes presentes pueden tener múltiples efectos entre ellos pueden agotar el oxígeno disuelto, o pueden estimular el crecimiento de ciertos microorganismos como las algas. Mientras que los Sólidos suspendidos pueden generar depósitos de sólidos dando origen a condiciones anaerobias, así como una disminución del volumen de agua en el cuerpo receptor. Por lo expuesto, es de fundamental importancia para el diseño de instalaciones de tratamiento de aguas residuales conocer los constituyentes presentes y el destino una vez que son liberados al ambiente. Los contaminantes presentes en las descargas de aguas se clasifican en tres categorías: químicos, físicos y biológicos. Los contaminantes químicos incluyen sustancias químicas orgánicas e inorgánicas. La presencia de estos contaminantes orgánicos tiene como consecuencia el agotamiento de oxígeno como resultado de su utilización en el proceso de degradación biológica. Los compuestos inorgánicos toman importancia por su posible efecto toxico y no por el agotamiento de oxígeno. Sin embargo hay compuestos inorgánicos ejercen una demandade oxígeno, contribuyendo al agotamiento de oxígeno. Por ejemplo los sulfitos y los nitritos consumen oxígeno, durante el proceso de oxidación a sulfatos y nitratos. La



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tabla siguiente presenta algunos de los compuestos orgánicos e inorgánicos presentes en las descargas de aguas residuales.
Tabla. Compuestos orgánicos e inorgánicos indeseables y tóxicos

Sustancias indeseables Nitratos Nitritos Amonio Sulfuro de hidrógeno Hidrocarburos Fenoles Boro surfactantes

Sustancias tóxicas Organoclorados Cadmio Hierro Cianuro Manganeso Cromo Cobre Mercurio Zinc Níquel Fósforo Plomo Flúor Antimonio Bario Selenio Arsénico Pesticidas Berilio Hidrocarburos aromáticos policlorados (HAP)

Fuente: https://www.miliarium.com/ Ingeniería Civil y Medio ambiente Recuperado el 14 de Noviembre 2011 de Milarium.com, Ingeniería Civil y Medio ambiente)

Algunos contaminantes físicos incluyen la temperatura (contaminación térmica). Este tipo de contaminación se presenta en las descargas de plantas industriales después de utilizarla en los procesos de intercambio de calor. El efecto inmediato de la temperatura en un cuerpo receptor es la disminución del oxígeno disuelto (a mayor temperatura menor cantidad de oxígeno disuelto), causando muerte en los organismos acuáticos ver la siguiente figura. Un segundo efecto, se ve reflejado en el aumento de las velocidades de reacción de los contaminantes presentes. El color es otro contaminante físico presente en las descargas de plantas químicas procesadoras por ejemplo depulpa de papel; así como la turbiedad causada por las descargas que tienen sólidos suspendidos; otros son las espumas generadas por detergentes como sulfonato de alquilbencen (ABS) y radioactividad. En la siguiente tabla se indican los contaminantes físicos que pueden estar presentes en las descargas de agua residuales.

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Figura.
Comportamiento del oxígeno disuelto con la temperatura

En: https://www.lenntech.es/por-que-es-importante-el-oxigeno-disuelto-en-el-agua.htm (Recuperado el 11 de noviembre del 2011, de Water Treatment solutions Lenntech, 1998) Tabla. Contaminantes físicos

Contaminante Sólidos temperatura

Turbiedad

Color

Olor

Descripción Variedad de materiales que varían desde hilachas hasta materiales coloidales Se refiere a la contaminación térmica, como consecuencia de la incorporación de agua caliente proveniente del uso doméstico o industrial Es una medida de las propiedades de la dispersión de la luz de las aguas. Es un parámetro usado para medir la calidad de las aguas naturales y residuales tratadas con relación al material en suspensión coloidal. El color en las aguas residuales es causado por los sólidos suspendidos, material coloidal y sustancias en solución Se genera por una gran variedad de compuestos producto de la degradación biológica bajo condiciones anaerobias (ausencia de oxígeno)

Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000)

Los contaminantes biológicos son los responsables de la transmisión de enfermedades causadas por los suministros de agua. Algunasde las enfermedades transmitidas son el cólera, la tifoidea, paratifoidea y la esquistosomiasis. Las características biológicas de las aguas residuales son de fundamental importancia en el control de enfermedades causadas por organismos patógenos de origen humano, y por el papel de las bacterias y

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otros microorganismos dentro de la descomposición de la materia orgánica, por medio natural o en plantas de tratamiento de agua residual. Las principales clases de organismos patógenos que pueden encontrarse en aguas residuales son: bacterias, parásitos (protozoos y helmintos) y virus. En la tabla siguiente se presentan los principales organismos patógenos encontrados en las aguas residuales crudas. El termino agua residual cruda se refiere a las aguas que no han sido sometidas a algún tratamiento.
Tabla Microorganismos patógenos presentes en las aguas residuales crudas.

Organismo Bacterias Campilobacter jejuni Escherichia coli (enteropátogeno) Salmonella typhy Salmonella (˜ 2100 esp) Vibrio cholerae Protozoos Balantidium coli Entamoeba histolytica Metazoos Áscaris lumbrioides Entorobius vermicularis Teania saginata T. solium Virus Adenovirus (31 clases) Enterovirus (72 clases, p. ej., polio, eco y virus coxsackie) Hepatitis A Parvovirus (3 clases) Rotavirus

Enfermedades Gastroenteritis Gastroenteritis Fiebre tifoidea Salmonelosis Cólera Balantidiasis Amebiasis (disentería amébica) Ascariasis Enterobiasis Teniasis Teniasis Enfermedades respiratorias Gastroenteritis, anomalías cardiacas, meningitisHepatitis infecciosa Gastroenteritis Gastroenteritis

Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000)

2.1.1. Caracterización físico-química de los medios acuosos
El agua es la sustancia formada por la combinación de un volumen de oxígeno y dos de hidrógeno, tiene como características inodora, insípida, puede coexistir en los tres estados de agregación, es considerada como el solvente universal, en pequeña cantidad incolora y verdosa o azulada en grandes masas. Es el compuesto más abundante, cubriendo las tres cuartas partes de la superficie terrestre. Más del 97 % del agua total del planeta se encuentra en los océanos y otras masas salinas y que podemos considerarla como inservible, ya que apenas están disponibles para ningún propósito. Del 3 % restante, un 2 % aproximadamente, se encuentra en estado sólido, resultando prácticamente inaccesible. El resto, un 0 %, se encuentra en ríos, lagos y aguas subterráneas.

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El agua, como recurso natural, es manipulada por el hombre, alterando así su ciclo. El agua se extrae de los diversos cuerpos o fuentes de suministro. Pero un mayor consumo de agua significa una mayor descarga de aguas residuales, lo que altera la vegetación y la calidad posterior en su vertido. Dependiendo del origen de la descarga. Será el tipo de contaminantes presentes. Las cuatro fuentes principales de aguas residuales son: a) Descargas domésticas, producto de las actividades diarias en los hogares; b) Descargas industriales representan una amplia gama de descargasdependiendo del giro industrial será el tipo de contaminante presente. Por ejemplo una industria procesadora de alimentos presentará una alta carga de materia orgánica, grasa aceites, color, etc. Mientras que una industria cromadora de piezas presentará en su descarga metales pesados, pH, color, etc., c) Agrícolas los contaminantes principales son compuestos del nitrógeno y fósforo d) Aguas pluviales sus principales contaminantes son los materiales que arrastra desde techos y medio ambiente. A la hora de conocer la carga contaminante de los efluentes industriales es necesario recurrir al análisis físico-químico más o menos exhaustivo. Los contaminantes en las aguas residuales son normalmente una mezcla compleja de compuestos orgánicos e inorgánicos. Normalmente no es ni práctico ni posible obtener un análisis completo de la mayoría de los efluentes. Por las razones anteriores se han desarrollado una serie de métodos empíricos para evaluación de la concentración de contaminantes en aguas, cuya aplicación no requiere un conocimiento completo de la composición química específica de las aguas consideradas. Los métodos normalizados más importantes para caracterizar y desarrollar los análisis de aguas residuales se dividen en: Determinación de parámetros físico: turbidez, color, olor, sólidos totales, temperatura. Determinación de contaminantes inorgánicos específicos: pH, nitrógeno, fósforo, alcalinidad, cloruros, metales, aniones. Determinación de contaminantes orgánicos: DQO, DBO, COT, grasas y aceites. A continuación se describen diferentes parámetros de contaminantes del agua para la medición de concentraciones decontaminantes presentes en agua (Adaptado del Diplomado en manejo integral de aguas municipales, impartido por la Facultad de Ingeniería, 2002). a) Medición del contenido orgánico (métodos del oxígeno como parámetros) ï‚· Demanda química de oxígeno (DQO). Es el método para medir el material orgánico presente en las aguas residuales de ser susceptible de ser oxidado químicamente con una solución de dicromato en medio ácido. ï‚· Demanda bioquímica de oxigeno (DBO). Es el método más usado en el tratamiento de las aguas residuales, mide la cantidad de oxígeno consumido por una población bacteriana. b) Medición del contenido orgánico (métodos del carbono como parámetros

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ï‚· Método de oxidación húmeda, carbono orgánico total (COT). Es usado para medir Carbono orgánico total en una muestra acuosa. Los métodos para para la prueba de COT utilizan oxígeno y calor, radiación ultravioleta, oxidantes químicos o alguna combinación para convertir el carbono orgánico en dióxido de carbono, el cual se mide con un analizador infrarrojo. Para ampliar tú conocimiento sobre el agua y sus características físico-químicas, te recomendamos consultar el documento “El agua” que lo encontrarás en la sección Para saber más.

2.1.2. Parámetros indicativos de contaminación y toxicidad
La necesidad de cuantificar las sustancias que tienen capacidad de contaminar una masa de agua (solubles, insolubles, biodegradables o biorresistentes), tiene como consecuencia, primero, definir que se entiende por contaminación, y en segundo lugar, el fijarlos parámetros o variables que permitan cuantificarla. La contaminación se puede definir según el documento, el agua de Félez, como la introducción en un medio cualquiera, en este caso el agua, de un contaminante, o combinación de agentes contaminantes, o introducción de energía que pueda provocar efectos nocivos para la salud, la seguridad, el bienestar en el ambiente o provocar desequilibrio en el medio, irreversible o no, de manera que se alteren desfavorablemente las condiciones naturales.

Generalmente, los parámetros que se utilizan para determinar la calidad de un agua pueden ser: Químicos inorgánicos: abarca todos los cationes, aniones, metales traza, etc. Pueden encontrarse de diversas formas, como macro constituyentes, elementos traza o incluso de manera esporádica, como consecuencia de la contaminación. La determinación va en función del parámetro a analizar, normalmente las determinaciones se realizan a través de la absorción atómica, infrarrojos, etc. Los parámetros químicos orgánicos son el grupo más amplio y complejo, abarcando por un lado indicadores del contenido orgánico en general, como la Demanda Biológica de Oxígeno, Carbono Orgánico Total, o bien otros como grasas y aceites, plaguicidas, detergentes, etc. Los parámetros Microbiológicos abarcan dos amplios campos muy diferenciados: los bacterianos y los de los demás organismos, vegetales o animales, susceptibles de estar presentes en las aguas. A los primeros se refieren, entre otros, los índices de contaminación fecal, empleado para el conocimiento de la calidad del agua. Parámetros físicos: Los parámetros físicos son el pH, los sólidos ensuspensión y en todas sus formas, color, olor, sabor, temperatura, turbidez, conductividad, etc. A continuación describiremos y explicaremos cada uno de éstos.

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ï‚· Sólidos en todas sus formas, la veremos en la siguiente tabla, así como describiremos la clasificación de los diferentes tipos de sólidos
Tabla. Sólidos presentes en las aguas residuales.

Parámetro Sólidos totales (ST)

Sólidos Volátiles Torales (SVT) Sólidos Fijos Totales (SFT) Sólidos Suspendidos Totales (SST) Sólidos Suspendidos Volátiles (SSV) Sólidos Suspendidos Fijos (SSF) Sólidos Disueltos Totales (SDT)

Sólidos Disueltos Volátiles (SDV) Sólidos Disueltos Fijos (SDF) Sólidos Sedimentables (SSe)

Descripción Residuo remanente después que la muestra ha sido evaporada y secada a una temperatura de 103-105 0C Son los sólidos que se volatilizan cuando se incineran los ST a 500 ± 500C Residuo que permanece Parámetros después de incinerar los ST a 500 ± 500C Fracción de ST que queda retenido en un filtro de fibra de vidrio Sólidos que son volatilizados cuando los SST se calcinan a 500 ± 500C Residuo remanente después de calcinar los SST a 500 ± 500C Son los Sólidos que pasan a través del filtro de fibra de vidrio y luego son evaporados y secados. Sólidos que se volatilizan cuando se incineran los SDT a 500 ± 500C Residuo remanente después de calcinar los SDT a 500 ± 500C Sólidos Suspendidos expresados en ml por litro

Adaptado de Crites y Tchobanouglous (2000


Color: el color causado por sólidos suspendidos sellama color aparente mientras que el color causado por sustancias disueltas y coloidales se denomina color verdadero. Olor: el principal compuesto causante del olor desagradable es el sulfuro de hidrógeno, producto de las condiciones anaerobias de las aguas residuales. Densidad: se define como la masa por unidad de volumen y se expresa como Kg/m3 Turbiedad: la medición de la turbiedad se realiza por comparación entre la intensidad de luz dispersa en una muestra y la luz dispersa por una suspensión de referencia bajo las mismas condiciones. Conductividad: es la medida de una solución para conducir la corriente eléctrica. Es usado para determinar la posibilidad de uso de un agua para riego. Parámetros químicos

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ï‚· Orgánicos biodegradables (materia orgánica): se miden con mayor frecuencia a través de la Demanda Bioquímica de Oxígeno (DB5). El periodo de incubación estándar es de 5 días a 20 0 C Orgánicos refractarios (detergentes, solventes, etc.): se miden compuestos que son de difícil estabilización por procesos biológicos. Inorgánicos: o Metales: son de interés en el tratamiento, reutilización y vertido de efluentes, así como en la disposición de lodos estabilizados. Todos los organismos vivos requieren para su adecuado crecimiento elementos como el hierro, cobre, cromo, cinc, etc. Estos elementos pueden llegar a ser peligrosos cuando se encuentran en cantidades elevadas. En la siguiente tabla se presentan los principales metales presentes en las aguas residuales.
Tabla. Metales que pueden estarpresentes en las aguas residuales crudas.



Metal Arsénico Cadmio Calcio Cromo Cobalto Cobre Hierro Plomo Magnesio Manganeso Mercurio Molibdeno Níquel Potasio Selenio Sodio Tungsteno Vanadio Cinc

Símbolo As Cd Ca Cr Co Cu Fe Pb Mg Mn Hg Mo Ni K Se Na W V Zn

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Acidez: Se define como la concentración del ión hidrógeno (H+), es decir en una solución. Alcalinidad: se define como la capacidad para neutralizar ácidos en aguas residuales, la alcalinidad se debe a la presencia de hidróxidos (OH), carbonatos (CO3) y bicarbonatos (HCO3) Nutrientes: el nitrógeno y el fósforo son esenciales para el crecimiento biológico, estos reciben el nombre de nutrientes o bioestimulantes. El nitrógeno es esencial para la síntesis de proteínas, el contenido total de nitrógeno está compuesto por nitrógeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrógeno orgánico. Mientras que el fósforo es importante para el crecimiento de algas y otros organismos biológicos.

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o Cloruros: es un parámetro importante relacionado con la reutilización del agua. Los cloruros en aguas naturales provienen de los cloruros lixiviados de las rocas y los suelos con los que hace contacto. o Sulfatos: Los sulfatos se encuentran casi en todas las aguas naturales. El sulfato es uno de los constituyentes principales de la lluvia. o Gases: la determinación de gases disueltos tales como amoniaco, dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno, metano y oxígeno, se realiza para ayudar en la operaciónde sistemas de tratamiento de aguas residuales. Parámetros microbiológicos: ï‚· Bacterias: son microorganismos procarióticos unicelulares. El interior de la célula contiene una suspensión coloidal de proteínas, carbohidratos y otros compuestos orgánicos complejos, llamado citoplasma. ï‚· Virus: están compuestos de un ácido nucleico (ADN o ARN) ubicado en el centro y rodeado por una capa externa de proteína llamada capsid. ï‚· Algas: son eucarióticas unicelulares o multicelulares. Son importantes en los procesos de tratamiento biológico, especialmente en los procesos de tratamiento de aguas residuales con lagunas de estabilización, en donde su habilidad para producir oxígeno por fotosíntesis es vital para el ambiente ecológico del agua. La figura muestra los principales contaminantes presentes en un agua residual, mismos que fueron descritos en los apartados superiores.
Figura. Contaminantes presentes en las aguas residuales.

Tomados de apuntes de Fuentes

La siguiente tabla presenta un resumen con los parámetros comúnmente empleados en la

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caracterización del agua residual.
Tabla. Análisis comunes usados para estimar los constituyentes en aguas residuales

Determinar aquellos sólidos que se sedimentan por gravedad en un tiempo específico Distribución de partículas por tamaño DPT Evaluar el desempeño de los procesos de tratamiento Turbiedad UNT Evaluar la calidad del agua residual tratada Color Café claro, Estimar la condición de lagua gris, negro residual (fresca o séptica) Transmitancia %TEstimar si el efluente tratado es apropiado para desinfección con radiación UV Olor NUO Determinar si el olor puede ser un problema o Temperatura C u oF Importante en el diseño y operación de instalaciones de tratamiento con procesos biológicos Densidad Estimar si el efluente tratado e Conductividad apto para uso agrícola Características químicas inorgánicas Amonio libre NH+4 Usado como medida de Nitrógeno orgánico N-org nutrientes y para establecer el Nitrógeno total Kjeldahl NTK grado de descomposición del + (Norg+NH 4) agua residual; las formas Nitritos NO2oxidadas pueden tomarse como Nitratos NO3una medida del grado de Fósforo inorgánico Pinorg oxidación Fósforo total FT Fósforo orgánico Porg pH pH=log1/[H+] Medida de la acidez o basicidad de una solución acuosa Alcalinidad HCO3-+CO3- Medida de la capacidad 2 +OH- - H+ amortiguadora del agua residual Cloruros ClEvaluar la posibilidad de ser

Prueba Características Físicas Sólidos totales Sólidos volátiles totales Sólidos fijos totales Sólidos suspendidos totales Sólidos suspendidos volátiles Sólidos suspendidos fijo Sólidos disueltos totales Sólidos disueltos volátiles Sólidos disueltos fijos totales Sólidos sedimentables

Abreviatura ST SVT SFT SST SSV SSF SDT SDV SDF SSe

Significado del resultado Determinan la clase de proceso u operación más apropiada para su tratamiento

Estimar la reutilización potencial del agua residual

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empleada en el uso agrícola Estimar la formación potencial de olores y de tratamiento apropiado de lodosresiduales Estimar la posibilidad de reutilizar el agua residual y los posibles efectos tóxicos en el tratamiento. Las cantidades de metales son importantes en el tratamiento biológico Evaluar la presencia o ausencia de un constituyente específico Presencia o ausencia de un gas específico

Sulfatos

SO4

-2

Metales

As, Cd, Ca, Cr, Co, Cu, Pb, Mg, Hg, Mo, Ni, Se, Na, Zn

Compuestos y elementos inorgánicos específicos Gases

O2, CO2, NH3, H2S, CH4 Características químicas orgánicas Demanda bioquímica de oxígeno a DBO5 Medida de la cantidad de cinco días oxígeno requerido para estabilizar biológicamente un residuo Demanda bioquímica de oxígeno DBOu Medida de la cantidad de última oxígeno requerido para estabilizar biológicamente un residuo Demanda de oxígeno nitrogenácea DON Medida de la cantidad de oxígeno requerido para oxidar biológicamente el nitrógeno amoniacal de un agua residual a nitratos Demanda química de oxígeno DQO Usado con frecuencia como sustituto de la prueba de DBO Carbono orgánico total COT Usado con frecuencia como sustituto de la prueba de DBO Compuestos y clases de compuestos Determina la presencia de orgánicos específicos compuestos orgánicos específicos y estimar la necesidad de medidas especiales en el diseño para su remoción Características biológicas Coliformes NMP Microorganismos específicos Bacterias, protozoos, helmintos, virus Toxicidad UTA y UTC Unidad tóxica aguda, unidad tóxica crónica
Fuente: Crites & Tchobanoglous; (2000)

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Actividad 2. Parámetrosfísicos y químicos del agua
El conocer los parámetros físicos y químicos del agua nos puede apoyar en el análisis de calidad del agua y determinar el uso posible, como por ejemplo, el doméstico, público, agricultura y ganadería para su vertido. Con el objetivo principal de reconocer los valores de estos parámetros, de saber si se encuentran en los rangos permitidos por las normas y si posteriormente requerirá algún tratamiento. Para realizar esta actividad es importante revisar los parámetros físicos y químicos más importantes del agua. Esta actividad se desarrollará en dos etapas y entregas. En la primera etapa (E1), la cual se desarrolla de forma individual, deberás realizar los siguiente: Instrucciones de la primera etapa: 1. Investiga sobre los parámetros físicos y químicos del agua bajo las Normas Oficiales Mexicanas. 2. En la primera etapa (E1) utilizando la herramienta de base de datos, en un documento elabora un mapa conceptual de forma individual. Si necesitas guiarte sobre cómo hacer un mapa conceptual consulta el documento Como elaborar un mapa conceptual escrito por el Dr. Jaime Square, este documento se encuentra en el aula. 3. En este mapa conceptual describe cada uno de los parámetros físicos y químicos del agua. 4. Guarda y envía a la base de datos como primera entrega con la siguiente nomenclatura QAM_U2_A2E1_XXYZ a tu Facilitador(a). * Recuerda que para esta herramienta sólo podrás realizar una entrada y subir 2 archivos, por lo cual en la segunda etapa deberás editar tu entrada hecha anteriormente, para subir la segunda entrega. Instrucciones de la segunda etapa: 5. En la segunda etapa (E2) se trabajade forma colaborativa. Revisa y comenta 2 trabajos de tus compañeros(as), verifica si alguno de ellos/ellas tiene diferentes parámetros y complementa la información en tu mapa conceptual. Recuerda que debes aportar datos a dos trabajos de tus compañeros(as). 6. Guarda y sube como segunda entrega a la base de datos con la siguiente nomenclatura. QAM_U2_A2E2_XXYZ. *No olvides que tienes el foro de Dudas y consultas sobre Química ambiental, por si se presenta algún cuestionamiento el cual quieras consultar.

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Actividad 3.
Práctica 1. Parámetros físicos y químicos en el agua
Es importante que reconozcas los parámetros físicos y químicos que se deben realizar a las diversas muestras de agua, la forma de llevar a cabo el muestreo, pero sobre todo que estés consciente que todo se realiza bajo normas, las Normas Oficiales Mexicanas (NOM´s), las cuales nos dictan los pasos a seguir para las determinaciones de estos. Por lo que te invitamos a que interactúes con los diversos programas de simulación, donde podrás intercambiar variables y de esta manera conocer el comportamiento, para que posteriormente realices lo siguiente: 1. Descarga el documento Cuadernillo de prácticas, consulta la Practica 1. Parámetros físicos y químicos en el agua y realiza los que se te indica. Recuerda que es aquí donde utilizarás el simulador y que en dicho cuadernillo se incluye la estructura que deberá tener tu reporte. 2. Sigue las instrucciones que se encuentran en el simulador. Recuerda que puedes hacer diferentes pruebasen el simulador para que domines su uso, antes que empieces tu práctica. 3. Guarda y envía a la sección de Tareas, tu documento con la nomenclatura QAM_U2_A3_XXYZ espera la retroalimentación de tu Facilitador(a) *Recuerda que puedes consultar el foro Dudas y consultas sobre la Química ambiental, en el cuál te podrás apoyar para resolver esta actividad a través de tu Facilitador(a) y compañeros(as).

2.2. Transporte y difusión
Existen principalmente dos mecanismos mediante los cuales se da el transporte de compuestos químicos en el agua: la advección y la difusión. La advección (Oyarzun, 2007) define que es el proceso debido al movimiento del fluido, ya sea aire o agua. Un elemento químico presente en el aire o en el agua, será llevado por este movimiento advectivo de masas (la convección es un término similar, que normalmente se asocia al movimiento vertical de advección debido a las diferencias de densidad. El movimiento advectivo es descrito matemáticamente por la dirección y la magnitud de su velocidad, dado que a pesar de la ocurrencia de dispersión, el centro de masa del elemento que es transportado por advección, se mueve a la velocidad promedio del fluido, siempre y cuando no se produzca adsorción y retardo, es decir, el movimiento advección va estar marcado por la dirección que siga el contaminante dependiendo del contaminantes, la velocidad del recorrido del agua, siempre que no se quede precipitado en las orillas de su recorrido o se incorpore a otro contaminante.

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La tasa detransporte de un elemento químico por unidad de área, perpendicular a la dirección del movimiento se expresa generalmente en términos de densidad de flujo (J) de acuerdo con: J=C*V Donde: J es la densidad de flujo (masa/longitud2 Tiempo), C es la concentración del químico (masa/longitud3 V es la velocidad del fluido (longitud/Tiempo). El segundo proceso es el transporte difusivo o “Fickiano” (Oyarzún, 2007) este elemento químico se mueve desde una concentración relativamente alta hacia una de menor concentración, por efecto del movimiento aleatorio del aire o agua que acarrea al elemento químico (difusión turbulenta) o por una combinación de ambos. La primera ley de Fick es usada para describir la densidad de flujo debido a la difusión turbulenta (y también para difusión molecular), y se expresa, para una dimensión, como: J=-D (dc/dx) Donde: J es la densidad de flujo (masa/longitud2 Tiempo), D es el coeficiente de transporte de masa de Fick (longitud2/tiempo), C es la concentración del elemento o compuesto químico (masa/longitud3) y X la distancia sobre la cual se consideran cambios en la concentración (longitud).

2.2.1. Procesos de transporte de contaminantes en medios acuosos
Las aguas de los lagos, mares y ríos libres de contaminación antrópica tienen, de todos modos, impurezas, las que no están incluidas dentro del concepto de contaminación, de una o de otra forma han sido transportados o difundidos en el agua, en la siguiente tabla se describen las impurezas.
Tabla. Transporte de contaminantes en medio acuático Clasificación de las partículas por tamaño Suspendidas Coloidales Disueltas -4 -4 -6 -6 >2x10 mm 4x10 mm





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