La importancia del Oxigeno Disuelto.

En un cuerpo de agua hay un balance, en el cual se produce y se consume oxígeno. La fotosíntesis es la que está relacionada con la producción de oxigeno disuelto. Las sustancias orgánicas y otras reacciones químicas, están vinculadas con el consumo de oxigeno disuelto.
También existe intercambio de oxigeno disuelto con la atmósfera cuando existe una mezcla turbulenta del agua.

El oxigeno disuelto es un indicador de la vida de muchos organismos, por ejemplo los peces son sensibles a la hipoxia, es decir cuando el oxigeno disuelto es bajo.

NIVELES DE TRATAMIENTO- Desechos liquidos

TRATAMIENTO PRELIMINAR / PRIMARIO

Se realiza por operaciones unitarias.
Flotación .- utiliza propiedades físicas y/o mecánicas.

TRATAMIENTO SECUNDARIO

Puede ser químico o biológico y convierte principalmente la materia orgánica en inorgánica.
En el tratamiento de desechos líquidos se entenderá por biológico, donde la materia orgánica pasa a nitrógeno, el nitrógeno en nitrato, en CO2 y agua.
Floculación (coagulación que desestabiliza la carga de coloide).


TRATAMIENTO AVANZADO
Por medio de movimiento de metales pesados, se elimina los patógenos, materia orgánica, no orgánica, persistente y volátiles, ej: químicos y biológicos.

OPERACIONES UNITARIAS
DESBASTE.- Remueve plásticos, arena y cualquier otra sustancia que pueden causar daño al sistema de bombas o pueden obstruir las tuberías, orificios o compuertas.
REJAS.- de acuerdo al esparcimiento entre barras:
· Rejas 7.6 – 10.2 cm.
· Rejillas gruesas 0.45 – 5.1cm
· Rejillas finas 1-2 cm
· Mallas 0.25 -2.4 cm

De acuerdo a la limpieza pueden ser: mecánicas o manuales.

Las rejas gruesas deben ir antes de las bombas y los desarenadores. Para las rejas manuales el ángulo debe ser de 70º y si son de operación mecánica pueden utilizarse mas finas con un ángulo de inclinación de 75º.

TRATAMIENTO DE LOS DESECHOS LIQUIDOS

OBJETIVO

“Remoción de sustancias contaminantes presentes en los desechos”
Minimización de impacto sobre el medio ambiente.
Evitar descarga de contaminantes sobre cuerpos de agua (eutrofización)
Evitar problemas de salud publica

SISTEMAS DE TRATAMIENTOS

OPERACIÒN UNITARIA.- Se refiere a transformaciones aparentes de la materia por fuerzas físicas y mecánicas.

PROCESO UNITARIO.- Transformaciones químicas y biológicas.

TECNOLOGIA Factores a considerar:
Ambiental
Socioeconómico

Debe ser, técnicamente, económica y socialmente adecuada.
Tener en cuenta:
Aspectos de costo, diseño, construcción, mantenimiento y operación.
Impacto al medio ambiente
Calidad deseada del efluente
Aceptación social

OBJETIVOS DEL SISTEMA
Principalmente protección de la salud publica
Conservación de niveles OD
Prevención de eutrofización
Prevención sólidos
Prevención de que los metales pesados ingresen en la cadena alimenticia

Energía a partir de Algas

http://ecosofia.org/2007/10/algas_la_energia_del_futuro.html

Las algas verdes comunes, esas que se ven en cualquier estanque, podrían producir algún día energía almacenada en forma de hidrógeno, según investigadores australianos. Estas algas, debidamente modificadas en su estructura, podrían así transformar nuestra economía y la dependencia de los combustibles fósiles.


El equipo de trabajo del profesor asociado Ben Hankamer, de la Universidad de Queensland, reportan que han aumentado la eficiencia en la captura de la luz solar de las algas verdes que pueden generar hidrógeno.

Si el éxito continúa coronando este proyecto, los investigadores señalan que esto podría complementar o ser una vía alternativa a nuestra economía basada en el carbón y el petróleo. "Necesitamos urgentemente desarrollar e instalar nuevas energías que no produzcan CO2. Nuestro sistema cuenta con esta importante particularidad", declaran los investigadores.
El equipo de trabajo ha estado estudiando algas unicelulares fotosintéticas (Chlamydomonas reinhardtii). Las algas han desarrollado dos tipos de fotosíntesis, una de las cuales produce hidrógeno en ambientes bajos en sulfuro. Este gas hidrógeno podría ser cosechado desde un biorreactor, donde se concentre una gran cantidad de algas en cubas selladas que generen hidrógeno cada vez que son bañadas por la luz solar.

Pero los investigadores han encontrado algunos obstáculos para continuar: el mayor problema es que el alga es ineficiente capturando la luz solar, ya que un 90% de la luz que capturan se emite hacia fuera en forma de calor o de fluorescencia. Hankamer y sus colegas reportan que han interferido el ARN (ácido ribonucleico) de las algas, para introducir una modificación que permita a las algas atrapar eficientemente la luz solar. Esto es interesante, por cuanto ha logrado silenciar los genes responsables de la producción de luz y emisión de calor, abocando toda el alga a la producción eficiente de hidrógeno.

Las nuevas algas intervenidas genéticamente sólo ocupan la luz que necesitan y no la malgastan transformándola encalor o fluorescencia. Y como las nuevas cepas sólo ocupan unas pocas proteínas en la producción de luz, el color que desprenden es más claro que el verde natural de su especie, lo que también ayudará para que la luz penetre más profundamente al biorreactor.

Los investigadores aseguran que, además, las algas intervenidas son más resistentes a los daños de la luz que las cepas naturales. Esto es importante porque con la misma cantidad de luz, las algas pueden sobrevivir por más tiempo y reproducirse más, lo que con toda seguridad generará más producción de hidrógeno.
Hankamer y sus colegas han patentado esta nueva cepa de la alga, y el siguiente paso es incrementar la eficiencia en la captura de la luz: "tenemos que hacer más eficiente el proceso para hacerlo económicamente viable" declara Hankamer.
Impacto medio ambiental

Un biorreactor de algas tiene ventajas seguras, dice Hankamer. No sólo producirían energía renovable, sino que además las algas consumen más dióxido de carbono del que generan. Además tienen la ventaja sobre otras energías renovables, que no ocupan superficies arables de terreno, porque los biorreactores pueden ubicarse incluso en áreas desérticas.
Pero no está exenta de impactos negativos. Como nada es 100% seguro, explica Hankamer, se piensa cuidadosamente en la seguridad de los organismos genéticamente modificados (OGM's):
Los organismos y las algas no podrían escapar al medio ambiente, porque están envasados dentro de biorreactores sellados y localizados, por eso, ubicarlos en terrenos desérticos sería mucho más seguro frente a una eventual filtración de las algas genéticamente modificadas, además de ser más provechoso porque los biorreactores necesitan de una gran cantidad de luz solar, y qué mejor lugar que el desierto para ello.

Los últimos hallazgos de la investigación fueron publicados en Plant Biotechnology Journal. Sin embargo, otros equipos investigadores del mundo (España, Francia, Inglaterra, Alemania, Rusia, Nueva Zelanda y Estados Unidos) siguen trabajando para descubrir aplicaciones y posibilidades potenciales de estas algas tan comunes.


Fuente: News in Science. Fuente imágenes: Hintergrund, Universität Bielefeld; Foto rechts unten: Yoshiki Nishimura/Boyce Thompson Institute, Jurvetson.

Energía a partir de Aguas Residuales

Tratar aguas residuales urbanas y obtener energía en forma de biogas, electricidad o calor, es una buena jugada en terminos ecológicos.

Muchas ciudades apuestan por este tipo de sistemas, donde obtienen energía limpia.

Alemania - Wolfsburg tienen un sistema que extrae energía de diversas maneras a partir de las aguas residuales urbanas. Obtienen biogas, que la aprovechan en la propia planta depuradora, en instalaciones de generación electrica, aprovechable tambien como combustible para sus vehiculos.

Para el secado de los lodos de depuración utilizan energía térmica, donde obtienen un combustible sustitutivo con un gran poder calorífica similar al lignito.

Los responsables de la compañía Wolfsburger Entwässerungsbetriebe, aseguran que el agua residual depurada en esta instalación puede prestar también usos agrícolas. Por una parte se obtienen sustancias como nitrógeno y fosfato, como suplemento para abonos. Y las aguassin estos nutrientes abastecen en los sistemas de riego, evitando que vayan a parar a las aguas subterraneas.

Asimismo, otras empresas proponen la utilización de aguas residuales en sistemas de climatización.

Por ejemplo, la empresa alemana Eco-S comercializa una tecnología que aprovecha durante todo el año la temperatura constante de las aguas residuales, entre 10 y 20 grados, para hacer funcionar bombas de calor. En invierno, puede proporcionar calefacción, salvo en los días más fríos, en los que se recurre al gas convencional.

En verano, la bomba de calor puede utilizarse para enfriar el ambiente. Por ello, diversas ciudades alemanas como Berlín, Singen, Waiblingen y Leverkusen cuentan con instalaciones de este tipo.

En Suiza, gracias al programa SuisseEnergie, el ingeniero suizo Ernst A. Müller ha desarrollado una tecnología similar que ya se ha utilizado en Basilea. Por su parte, el ingeniero Urs Studer ha inventado otro sistema, denominado Rabtherm, que también recupera el calor de las aguas que pasan por las canalizaciones residuales. En este caso, su método se utilizará para calentar la ciudad olímpica de Vancouver en 2010, así como la Fundación Bill Gates de Seattle y el estadio Ernst Happel de Viena. Asimismo, otra posible utilización energética de estas aguas residuales sería en pequeñas centrales hidroeléctricas. Un proyecto propone llevar a cabo esta idea en las ciudades andinas, ubicadas a 2.000 metros sobre el nivel del mar, para aprovechar así su diferencia de niveles. La electricidad lograda permitiría ingresos adicionales a las plantas de tratamiento de aguas residuales.

La importancia del Oxigeno Disuelto.

En un cuerpo de agua hay un balance, en el cual se produce y se consume oxígeno. La fotosíntesis es la que está relacionada con la producción de oxigeno disuelto. Las sustancias orgánicas y otras reacciones químicas, están vinculadas con el consumo de oxigeno disuelto.
También existe intercambio de oxigeno disuelto con la atmósfera cuando existe una mezcla turbulenta del agua.
El oxigeno disuelto es un indicador de la vida de muchos organismos, por ejemplo los peces son sensibles a la hipoxia, es decir cuando el oxigeno disuelto es bajo.

En la siguiente tabla se encuentran los rangos de concentracion de oxigeno disuelto y las consecuencias ecosistémicas mas frecuentes:

Las concentraciones de OD varían de acuerdo a la temperatura, fotosíntesis, es así que durante el día las concentraciones de OD son mayores y en la noche son bajas.
Las aguas mas calientes disuelven menor el oxigeno, por lo tanto disminuyen las formas de vida que podrían existir. Los peces son mas susceptibles a la reducción de OD por la mañana en días cálidos, ya que las algas dejan de producir oxigeno un día anterior al atardecer.
En ríos, el OD varía de acuerdo a la longitud, mientras que en los lagos influye la profundidad.

DBO (Demanda Bioquímica de Oxígeno)

Es la cantidad de oxigeno necesario por los microorganismos aerobios para degradar la materia orgánica presente en el desecho líquido. (mg/l)O2

Para obtener el DBO5, se requiere tener el oxígeno disuelto en un medio de incubación es por eso que se requiere el oxígeno disuelto inicial y a los 5 días, la muestra es mantenida en la oscuridad al abrigo del aire a 20°C, para inhibir la eventual formación de oxigeno por las algas.
El método utilizado para la obtención de DBO es el Winckler, que mide con electrodo.

Materia Orgánica en los Desechos Líquidos

En una muestra de desechos líquidos, es común que el 65% sea de sólidos suspendidos y el 35% sólidos filtrables
Una buena cantidad de proteínas, carbohidratos, lípidos, son descargados en el agua de desechos líquidos, entre ellos grasas aceites, urea y compuestos orgánicos.
Además que existe la actividad humana, en la que los desechos líquidos se cargan con pesticidas, PCV, fenoles, detergentes, AVL, Aquil bencil, etc.
Para la cuantificación de la materia orgánica en general: DBO, DQO,COT (carbono organico total) puede ser no biodegradable, es decir persistente, o biodegradable.

Características Quimicas de los Desechos líquidos

Las caracteristicas principales son el contenido de materia orgánica en el agua (su medida), la materia inorgánica y los gases disueltos.

Sólidos Suspendidos

Para obtener los sólidos suspendidos volátiles o lo que llega a ser la biomasa, primero se saca los sólidos suspendidos, con la ayuda de un papel filtro se filtra la muestra de agua, lo que se pesa en el papel filtro son los sólidos, hay que tomar en cuenta que el filtro de papel tiene peso, eso se llamará (mp), entonces:
SS=(m2-mp)/V

La muestra (m2) luego se lleva a la mufla (550°C) y luego tendrá un peso (m3), entonces:
SSV=m3*103/V
SSV=SS-SSF

Para tener los sólidos sedimentables, se deja la muestra de agua sedimentar de 1 a 2 horas en una probeta, de esta manera se obtiene el Volumen de sólidos sedimentados.

Solidos Totales en Laboratorio

En laboratorio se toma una muestra de agua de Vm=50ml, se coloca en una capsula de porcelana, se pesa (m1), luego con la ayuda de una pinza de madera se lleva a Baño María hasta que esté seco completamente, 103 a 105°C de 2 a 4 horas, luego de pasar por la mufla se vuelve a pesar, obteniendo (m2).
Entonces para sacar los sólidos totales:

Para obtener los sólidos suspendidos, se toma la muestra pasándola primero por papel filtro, lo que queda en el papel filtro son los sólidos suspendidos, y lo que queda en el recipiente se lleva a baño maría, a la mufla y se obtiene (m2) ó sólidos disueltos. Nuevamente se lleva la Mufla y se obtiene (m3).
Para obtener los sólidos disueltos volátiles:

SDF=SD-SDV

Solidos Totales

Desechos Liquidos

Se denomina Desecho líquido a la fracción liquida descargada, donde el grado de contaminación depende de la calidad del cuerpo receptor, de la cantidad de carga contaminante en las descargas y de la densidad de las fuentes de vertido.

FUENTES DE DESECHOS LIQUIDOS.- Se clasifican:
Origen:
-domesticas
-industriales
-agropecuarias
-minería
-lluvia
-por filtración
-comerciales

Composición.-
Fuertes (>300mg/l DBO carga orgánica)
Mediana
-Orgánicos Débil (<150 color="#3366ff">VARIACIONES DE CAUDAL.-
PROCESOS INVOLUCRADOS.-

***Monitoreo (caracterización del caudal)
***Periodo de Muestreo (esta en función de la variabilidad del caudal)
***Muestras (integradas, mezclas de muestra tomadas en función del caudal y el tiempo)
***Preservación de la muestra, porque los contaminantes pueden cambiar en el tiempo por eso existen: “Técnicas Estandarizadas” (parámetros de diseño para planta de tratamiento de aguas residuales)
***Resultados, con el reporte de estos se realiza un tratamiento matemático estadístico.

METODOS DE MEDICIONES DE CAUDAL.-

**Medición Directa.-
-Pesaje Directo.- donde se toman varias muestras en función del tiempo.
-Orificios.- donde c =0.75
-Vertederos.- pueden ser triangulares o rectangulares

**Medición de Velocidad.-
-Correntometros
-Trazadores químicos (Radioactivos y colorantes)
-Velocidad Superficial

NOTA.- En las lagunas de tratamiento se utilizan vertederos y trazadores químicos.


CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE LOS DESECHOS LIQUIDOS DOMESTICOS.-

**Sólidos.- O solidos totales se dividen en solidos disueltos y solidos suspendidos. Y a su vez los solidos disueltos se dividen en solidos disueltos fijos y solidos disueltos volátiles.
**color.- Cuando el agua residual es fresca presenta un color gris, cuando se trata de agua vieja, presenta un color negro, debido a que el oxigeno disuelto en el agua es cero y existe presencia de sulfuro de hidrógeno y mercaptanos, que son los que originan el mal olor.

**temperatura.- Normalmente el desecho liquido se encuentra a una temperatura elevada, existe una descomposición exotérmica. Su temperatura es mayor a la del agua potable.