TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES PROCESOS MICROBIOLÓGICOS Y FISICOQUÍMICOS

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UNIVERSIDAD NACIONAL JORGE BASADRE GROHMANN
FCAG – ESAM
“AÑO DEL BUEN SERVICIO AL CIUDADANO”
UNIVERSIDAD JORGE BASADRE GROHMANN
FACULTAD DE CIENCIAS AGROPECUARIAS
ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERIA AMBIENTAL
“TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES: PROCESOS MICROBIOLÓGICOS Y FISICOQUÍMICOS”
DOCENTE:
DR. CESAR JULIO CÁCEDA QUIROZ
CURSO:
MICROBIOLOGÍA AMBIENTAL
INTEGRANTES:
LAURACIO MARCA, JEAN CARLOS 	(2015-178028)
CAÑARI QUENTA, YOEL DEYVIS 	(2015-178042)
AÑO:
V SEMESTRE
Tacna- Perú
2017
DEDICATORIA:
Dedicamos este trabajo a nuestros padres quienes son los que nos forjaron y nos alientan para poder culminar nuestros estudios.
Y Agradecemos a nuestros profesores quienes siempre nos aconsejan, nos enseñan y nos tienen paciencia para que nosotros podamos culminar satisfactoriamente nuestros estudios. Les estaremos eternamente agradecidos a todos ellos.
ÍNDICE
INTRODUCCIÓN	6
Capítulo 1 : MARCO LEGAL	7
LEY Nº 29338, LEY DE RECURSOS HÍDRICOS	7
Artículo 79°	7
Artículo 82º	7
D.S. Nº 001-2010-AG, REGLAMENTO DE LA LEY DE RECURSOS HÍDRICOS	7
Artículo 148º.- Autorizaciones de rehúso de aguas residuales tratadas	7
Artículo 149º.- Procedimiento para el otorgamiento de autorizaciones de rehúso de aguas residuales tratadas	8
Artículo 150º.- Criterios para evaluar la calidad del agua para rehúso	8
Artículo 151º.- Plazo de vigencia de las autorizaciones de rehúso de aguas residuales tratadas	9
Artículo 152º.- Del control del rehúso de las aguas residuales tratadas	9
Capítulo 2 : AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS E INDUSTRIALES	10
2.1. AGUAS RESIDUALES	10
2.2. NATURALEZA DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS E INDUSTRIALES.	10
2.2.1. AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS	10
2.2.2. AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES	11
2.2.3. AGUAS RESIDUALES PLUVIALES	11
2.2.4. AGUAS RESIDUALES DE INFILTRACIÓN	11
2.2.5. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES.	12
Capítulo 3 TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES	20
3.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES	20
3.2 ETAPAS DE TRATAMIENTO	22
3.2.1. TRATAMIENTO PRELIMINARES	23
3.2.2. TRATAMIENTOS PRIMARIOS	25
3.2.3. TRATAMIENTOS SECUNDARIOS	27
3.2.3. TRATAMIENTO TERCIARIO	31
Capítulo 4 PARAMETROS PARA LA DETERMINACION DE LA CONTAMINACION DE AGUAS RESIDUALES	36
PARÁMETROS GENERALES PARA DETERMINAR LA CONTAMINACIÓN	36
4.1. DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO	36
4.1.1. MÉTODO NORMALIZADO DE OXIDACIÓN AL DICROMATO	36
4.1.2. ENSAYO DE OXIDACIÓN AL PERMANGANATO	38
4.1.3. ENSAYO DE EVALUACIÓN RAPIDA DE DQO	38
4.1.4. MÉTODOS INSTRUMENTALES PARA LA DETERMINACION DE LA DQO	38
4.2 DEMANDA BIOLOGICA O BIOQUIMICA DE OXIGENO	40
4.2.1 ENSAYO DE DILUCION PARA EVALUACION DE LA DBO.	41
4.2.2 MÉTODO DE WINKLER	45
4.2.3 MÉTODOS MANOMÉTRICOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DBO	45
BIBLIOGRAFIA:	47
INTRODUCCIÓN
La distribución de la población de zonas urbanas y rurales muestra una tendencia creciente hacia la concentración urbana en todo el mundo. El 59% del consumo total de agua en los países desarrollados se destina a uso industrial, el 30% a consumo agrícola y un 11% a gasto doméstico según se constata en el primer informe de Naciones Unidas sobre el desarrollo de los recursos hídricos del mundo.
El agua es tanto un derecho como una responsabilidad, y tiene valor económico, social y ambiental. Cada ciudadano, cada empresa, ha de tomar conciencia de que el agua dulce de calidad es un recurso natural, cada vez más escaso tanto a nivel superficial como subterráneo, necesario no sólo para el desarrollo económico, sino imprescindible como soporte de cualquier forma de vida en la naturaleza. El adecuado tratamiento de aguas residuales y su posterior reutilización para múltiples usos contribuye a un consumo sostenible del agua y a la regeneración ambiental del dominio público hidráulico y marítimo.
Las zonas con inadecuado abastecimiento de agua sufren por lo general de enfermedades como el cólera, la hepatitis, la disentería, gastroenterocolitis, etc. Por lo que el tratamiento de aguas residuales requiere del diseño de políticas de saneamiento ambiental, más aun teniendo en cuenta que en las ciudades, se generan aguas residuales originadas por uso doméstico, uso industrial y uso residual agrícola, para lo cual se requieren plantas de tratamiento de aguas residuales especialmente en las ciudades, dado el alto nivel de concentración urbana.
Generalmente el nivel de contaminación de las aguas residuales no se mide a partir del conocimiento de la concentración de los distintos constituyentes de un agua residual que pueden ser considerados contaminantes, sino determinando parámetros globales como son la demanda bioquímica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO) entre otros.
: MARCO LEGAL
LEY Nº 29338, LEY DE RECURSOS HÍDRICOS 
Artículo 79°
Vertimiento de agua residual La Autoridad Nacional autoriza el vertimiento del agua residual tratada a un cuerpo natural de agua continental o marina, previa opinión técnica favorable de las Autoridades Ambiental y de Salud sobre el cumplimiento de los Estándares de Calidad Ambiental del Agua (ECA-Agua) y Límites Máximos Permisibles (LMP). Queda prohibido el vertimiento directo o indirecto de agua residual sin dicha autorización.
Artículo 82º
Reutilización de agua residual La Autoridad Nacional, autoriza el reúso del agua residual tratada, con opinión del Consejo de Cuenca. El titular de una licencia de uso de agua está facultado para reutilizar el agua residual que genere siempre que se trate de los mismos fines para los cuales fue otorgada la licencia. Para actividades distintas, se requiere autorización.
D.S. Nº 001-2010-AG, REGLAMENTO DE LA LEY DE RECURSOS HÍDRICOS
Artículo 148º.- Autorizaciones de rehúso de aguas residuales tratadas 
Podrá autorizarse el rehúso de aguas residuales únicamente cuando se cumplan con todas las condiciones que se detallan a continuación: 
a. Sean sometidos a los tratamientos previos y que cumplan con los parámetros de calidad establecidos para los usos sectoriales.
 b. Cuente con la certificación ambiental otorgada por la autoridad ambiental sectorial competente, que considere específicamente la evaluación ambiental de rehúso de las aguas. 
c. En ningún caso se autorizará cuando ponga en peligro la salud humana y el normal desarrollo de la flora y fauna o afecte otros usos.
Artículo 149º.- Procedimiento para el otorgamiento de autorizaciones de rehúso de aguas residuales tratadas 
149.1. La Autoridad Nacional del Agua establece los requisitos y aprueba el procedimiento para el otorgamiento de autorizaciones de rehúso.
149.2. El titular de un derecho de uso de agua está facultado para reutilizar el agua residual que genere siempre que se trate de los mismos fines para los cuales fue otorgado su derecho. Para actividades distintas requiere autorización.
149.3. Se podrá autorizar el rehúso de aguas residuales tratadas a una persona distinta al titular del sistema de tratamiento, para este caso el solicitante presentará la conformidad de interconexión de la infraestructura para el rehúso otorgado por el citado titular, además de los requisitos.
Artículo 150º.- Criterios para evaluar la calidad del agua para rehúso 
Las solicitudes de autorización de rehúso de aguas residuales tratadas serán evaluadas tomándose en cuenta los valores que establezca el sector correspondiente a la actividad a la cual se destinará el rehúso del agua o, en su defecto, las guías correspondientes de la Organización Mundial de la Salud.
Artículo 151º.- Plazo de vigencia de las autorizaciones de rehúso de aguas residuales tratadas
El plazo de vigencia de las resoluciones de autorización de rehúso se establece en función de las características del proyecto y no podrá ser menor de dos (02) años ni mayor de seis (06) años. Dicho plazo rige a partir del inicio de operaciones de los respetivos proyectos.
Artículo 152º.- Del control del rehúso de las aguas residuales tratadas
El control y vigilancia del rehúso de las aguas residuales tratadas así como la frecuencia de toma de muestras y análisis es responsabilidad de la Autoridad Administrativa del Agua.: AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS E INDUSTRIALES
2.1. AGUAS RESIDUALES
El desarrollo acelerado de la industria y de la sociedad marcha paralelo a una generación cada vez mayor de residuales líquidos, con presencia de compuestos altamente tóxicos y poco biodegradables que mediante drenajes o a través del alcantarillado, las descargas de estas aguas alcanzan masas naturales de agua de superficie, como ríos, lagos y océanos; y se convierte en vehículos de transporte de contaminación fecal, alterando significativamente su oxigenación, temperatura, salinidad, turbidez o pH.
Generalmente las aguas a tratar pueden ser:
2.1.1. Domésticas: (compuestas de aguas negras, restos de alimentos, patógenos y parásitos) que están contaminadas con materia orgánica fácilmente biodegradable (40-60% de proteínas, 25-50% de carbohidratos y 10% de lípidos, con trazas de otros compuestos). La materia orgánica puede encontrarse como carbono disuelto (Carbono Orgánico Disuelto, COD) o en forma particulada (Carbono Orgánico Particulado, COP). Este último puede separarse del disuelto por decantación o por floculación.
2.1.2. Industriales: Son las aguas que proceden de cualquier actividad industrial en cuyo proceso se utilice el agua ya sea de producción, transformación o manipulación, incluyéndose los líquidos residuales, aguas de proceso y aguas de drenaje.
2.2. NATURALEZA DE LAS AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS E INDUSTRIALES.
2.2.1. AGUAS RESIDUALES DOMESTICAS
Son las aguas de origen principalmente residencial (desechos humanos, baños, cocina) y otros usos similares que en general son recolectadas por sistemas de alcantarillado en conjunto con otras actividades (comercial, servicios, industria). Esta agua tiene un contenido de sólidos inferior al 1%. Si bien su caudal y composición es variable, pueden tipificarse ciertos rangos para los parámetros más característicos.
2.2.2. AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES
Son aguas provenientes de los procesos industriales y la cantidad y composición de ellas es bastante variable, dependiente de la actividad productiva y de muchos otros factores (tecnología empleada, calidad de la materia prima, etc.). Así estas aguas pueden variar desde aquellas con alto contenido de materia orgánica biodegradable (mataderos, industria de alimentos), otras con materia orgánica y compuestos químicos (curtiembre, industria de celulosa) y finalmente industrias cuyas aguas residuales contienen sustancias inorgánicas u orgánicas no degradables (metalúrgicas, textiles, químicas, mineras).
2.2.3. AGUAS RESIDUALES PLUVIALES
La escorrentía generada por aguas de lluvias es menos contaminada que las aguas residuales domésticas e industriales, y su caudal mayor. La contaminación mayor se produce en las primeras aguas que lavan las áreas por donde escurre.
2.2.4. AGUAS RESIDUALES DE INFILTRACIÓN
En el primer caso se produce principalmente por el lavado de todas aquellas fuentes de contaminantes mal impermeabilizadas como pueden ser: vertederos de residuos urbanos o industriales, fosas sépticas, depósitos de hidrocarburos subterráneos, materiales producidos durante las labores mineras (enriquecimiento mineral, escombreras de estériles, etc.), sales utilizadas para el deshielo de carreteras, etc.
2.2.5. PRINCIPALES CARACTERÍSTICAS DE LAS AGUAS RESIDUALES.
Estas características de las aguas residuales son parámetros importantes para el tipo de tratamiento, así como para la gestión técnica de la calidad ambiental.
2.2.5.1. CARACTERÍSTICAS FÍSICAS
Temperatura.
La temperatura de las aguas residuales es mayor que la de las aguas no contaminadas, debido a la energía liberada en las reacciones bioquímicas, que se presentan en la degradación de la materia orgánica. Las descargas calientes son otra causa de este aumento de temperatura.
Turbidez.
La turbidez se refiere a lo clara o turbia que pueda estar el agua. El agua clara tiene un nivel de turbidez bajo y el agua turbia o lodosa tiene un nivel alto de turbidez. Los niveles altos de turbidez pueden ser causados por partículas suspendidas en el agua tales como tierra, sedimentos, aguas residuales y plancton.
Color.
El color es un indicativo de la edad de las aguas residuales. El agua residual reciente suele ser gris; sin embargo, a medida que los compuestos orgánicos son descompuestos por las bacterias, el oxígeno disuelto en el agua residual se reduce y el color cambia a negro. En esta condición, se dice que el agua residual es séptica.
Olor.
El olor es debido a los gases producidos en la descomposición de la materia orgánica, sobre todo, a la presencia de ácido sulfhídrico y otras sustancias volátiles. El agua residual reciente tiene un olor peculiar algo desagradable, pero más tolerable que el del agua residual séptica.
Sólidos Totales.
Los sólidos totales presentes en el agua residual se clasifican según su tamaño o presentación en sólidos suspendidos y sólidos filtrables. 
· Sólidos suspendidos: Son las partículas flotantes, como trozos de vegetales, animales, basuras, etc., y aquellas otras que también son perceptibles a simple vista y tienen posibilidades de ser separadas del líquido por medios físicos sencillos. Dentro de los sólidos suspendidos se pueden distinguir los sólidos sedimentables, que se depositarán por gravedad en el fondo de los receptores. Estos sólidos sedimentables, son una medida aproximada de la cantidad de fango que se eliminará mediante sedimentación.
· Sólidos filtrables: Esta fracción se compone de sólidos coloidales y disueltos. La fracción coloidal consiste en partículas con un diámetro aproximado que oscila entre 10-3 y 1 micra. Esta fracción no puede eliminarse por sedimentación. Los sólidos disueltos se componen de moléculas orgánicas, moléculas inorgánicas e iones que se encuentran disueltos en el agua. Por lo general, se requiere una coagulación seguida de sedimentación para eliminar estas partículas de la suspensión.
Figura 1. Clasificación de las partículas sólidas contenidas en agua residual, según su diámetro.
Fuente: Brigand. J. (2008)
2.2.5.2. CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS
Las características químicas estarán dadas, principalmente, en función de los desechos que ingresan al agua servida.
Materia Orgánica.
La materia orgánica está compuesta en un 90% por carbohidratos, proteínas, grasas y aceites provenientes de excrementos y orina de seres humanos, restos de alimentos y detergentes. Estos contaminantes son biodegradables, es decir, pueden ser transformados en compuestos más simples por la acción de microorganismos naturales presentes en el agua, cuyo desarrollo se ve favorecido por las condiciones de temperatura y nutrientes de las aguas residuales domésticas. La urea, principal constituyente de la orina, es otro importante compuesto orgánico del agua residual. En razón de la rapidez con que se descompone, la urea es raramente hallada en un agua residual que no sea muy reciente.
El agua residual contiene también pequeñas cantidades de moléculas orgánicas sintéticas como agentes tensoactivos, fenoles y pesticidas usados en la agricultura.
Materia Inorgánica.
Se incluyen en este grupo todos los sólidos de origen generalmente mineral, como son sales minerales, arcillas, lodos, arenas y gravas no biodegradables. En la tabla 1.1 se presenta la relación entre algunos constituyentes inorgánicos y el agua residual.
Tabla 1. Relación entre algunos constituyentes inorgánicos y el agua residual.
	Elemento
		
	
	
	
Hidrogeno (pH)
	El intervalo de concentración idóneo para la existencia de la mayoría de la vida biológica es muy estrecho y crítico. El agua residual con una concentración adversa de ion hidrógeno es difícil de tratar por medios biológicos. Por lo general, el pH óptimo para el crecimiento de los organismos se encuentra entre 6.5 y 7.5. 
	
Cloruros
	Proceden de la disolución de suelos y rocas que los contienen y que están en contacto con el agua, intrusión del agua salada (zonas costeras), agua residual doméstica, agrícola e industrial. Suministra información sobre el grado de concentración del agua residual.
	Nitrógenos
	Nutrienteesencial para el crecimiento de protistas y plantas. Básico para síntesis de proteínas.
	
Fósforos
	Incrementa la tendencia de proliferación de algas en el receptor. Íntimamente ligado, igual que el nitrógeno, al problema de la eutrofización.
	Azufres
	Requerido en la síntesis de las proteínas y liberado en su degradación.
Gases.
Las aguas residuales contienen diversos gases con diferente concentración.
· Oxígeno disuelto: es el más importante, y es un gas que va siendo consumido por la actividad química y biológica. La presencia de oxígeno disuelto en el agua residual evita la formación de olores desagradables. La cantidad de oxígeno disuelto depende de muchos factores, como temperatura, altitud, movimientos del curso receptor, actividad biológica, actividad química, etc.
· Ácido sulfhídrico: se forma por la descomposición de la materia orgánica que contiene azufre o por la reducción de sulfitos y sulfatos minerales. Su presencia, que se manifiesta fundamentalmente por los olores que produce, es un indicativo de la evolución y estado de un agua residual.
· Anhídrido carbónico: se produce en la fermentación de los compuestos orgánicos de las aguas residuales negras.
· Metano: se forma en la descomposición anaerobia de la materia orgánica por la reducción bacteriana del CO2.
· Otros gases: se producen además gases malolientes, como ácidos grasos volátiles y otros derivados del nitrógeno.
2.2.5.3. CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS.
Estas características están definidas por la clase de microorganismos presentes en el agua, entre los cuales tenemos:
Bacterias.
Juegan un papel fundamental en la descomposición y estabilización de la materia orgánica. Pueden clasificarse, en base a su metabolismo, en heterótrofas y autótrofas. Las bacterias autótrofas son aquellas que se nutren de compuestos inorgánicos, tomando la energía necesaria para sus biosíntesis a partir de la luz (bacterias fotosintéticas: familia Thiorhodaceae, Chlorobiaceae) o a partir de ciertas reacciones químicas (bacterias quimiosintéticas: Nitrobacter, Nitrosomonas, Hydrogenomonas, Thiotrix). En el tratamiento biológico de las aguas residuales, las bacterias heterótrofas constituyen el grupo más importante, por su necesidad de compuestos orgánicos para el carbono celular. Las bacterias autótrofas y heterótrofas pueden dividirse, a su vez, en anaerobias, aerobias, o facultativas, según su necesidad de oxígeno.
Bacterias anaerobias: son las que consumen oxígeno procedente de los sólidos orgánicos e inorgánicos y la presencia de oxígeno disuelto no les permite subsistir. Los procesos que provocan son anaerobios, caracterizados por la presencia de malos olores.
Bacterias aerobias: son aquellas que necesitan oxígeno procedente del agua para su alimento y respiración. El oxígeno disuelto que les sirve de sustento es el oxígeno libre (molecular) del agua, y las descomposiciones y degradaciones que provocan sobre la materia orgánica son procesos aerobios, caracterizados por la ausencia de malos olores.
Bacterias facultativas: algunas bacterias aerobias y anaerobias pueden llegar a adaptarse al medio opuesto, es decir, las aerobias a medio sin oxígeno disuelto y las anaerobias a aguas con oxígeno disuelto.
Bacterias coliformes: bacterias que sirven como indicadores de contaminantes y patógenos. Son usualmente encontradas en el tracto intestinal de los seres humanos y otros animales de sangre caliente. Las bacterias coliformes incluyen los géneros Escherichia y Aerobacter.
Algas.
En los estanques de estabilización, son un valioso elemento porque producen oxígeno a través del mecanismo de la fotosíntesis.
Las algas, al igual que sucede con otros microorganismos, requieren compuestos inorgánicos para reproducirse. A parte del anhídrido carbónico, los principales nutrientes necesarios son el nitrógeno y el fósforo. También son muy importantes vestigios de otros elementos (oligoelementos) como hierro, cobre, etc. Las algas pueden presentar el inconveniente de reproducirse rápidamente, debido al enriquecimiento del agua (eutrofización) y crear grandes colonias flotantes originando problemas a las instalaciones y al equilibrio del sistema.
Los tipos más importantes de algas de agua dulce son: verdes (Chlorophyta), verdes móviles (Volvocales euglenophyta), verdiamarillas o marrón dorado (Chrysophyta) y verdiazules (Cyanophyta).
Hongos.
Normalmente no están presentes. Sólo en condiciones ambientales muy especiales (bajo pH, deficiencia de nitrógeno, presencia de productos tóxicos) pueden apaercer ciertos hongos de los géneros Penicillium y Cephalosporium, entre otros.
Protozoos. 
Están presentes como depredadores de las bacterias. Pertenecen a los tres grupos (ciliados, flagelados y rizópodos). La actividad de los protozoos contribuye significativamente a la reducción de la DBO
Rotíferos:
Son metazoos de tamaño entre 100 y 500 mm. Son organismos que se unen al flóculo y desarrollan dos importantes funciones en él: eliminan las bacterias libres que no se han agregado al flóculo, y contribuyen a la formación del flóculo mediante la producción de materia fecal rodeada de capas de mucus.
TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES
Una de las razones más importantes para tratar las aguas residuales o servidas es la eliminación de todos los agentes patógenos de origen humano presentes en las excretas con el propósito de evitar una contaminación biológica al cortar el ciclo epidemiológico de transmisión. Estos son, entre otros:
· Coliformes totales
· Coliformes fecales
· Salmonellas
· Virus (Fair, Geyes, & Okum, 1973)
3.1 SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
Las diversas actividades agrícolas, ganaderas, industriales y recreacionales del ser humano han traído como consecuencia la contaminación de las aguas superficiales con sustancias químicas y microbiológicas, además del deterioro de sus características estéticas.
Para hacer frente a este problema, es necesario someter al agua a una serie de operaciones o procesos unitarios, a fin de purificarla o potabilizarla para que pueda ser consumida por los seres humanos.
Una operación unitaria es un proceso químico, físico o biológico mediante el cual las sustancias objetables que contiene el agua son removidas o transformadas en sustancias inocuas.
La mayor parte de los procesos originan cambios en la concentración o en el estado de una sustancia, la cual es desplazada o incorporada en la masa de agua. Este fenómeno recibe el nombre de transferencia de fase. Son ejemplos de ello la introducción de oxígeno al agua (transferencia de la fase gaseosa a la líquida) y la liberación de anhídrido carbónico contenido en el agua (transferencia de la fase líquida a la gaseosa) mediante el proceso de aireación
El objetivo de estos tratamientos es, en general, reducir la carga de contaminantes del vertido y convertirlo en inocuo para el medio ambiente. Para cumplir estos fines se usan distintos tipos de tratamiento dependiendo de los contaminantes que arrastre el agua y de otros factores más generales, como localización de la planta depuradora, clima, ecosistemas afectados.
Según el Medio de Eliminación de los Contaminantes se clasifican en:
a. Físicos: Son aquellos en los cuales predomina la aplicación de fuerzas físicas, en la eliminación de los contaminantes.
· Desbaste (por rejas, tamices)
· Desengrasado
· Sedimentación.
· Flotación. Natural o provocada con aire.
· Filtración. Con arena, carbón, cerámicas, etc.
· Evaporación.
· Adsorción. Con carbón activo, zeolitas, etc.
· Desorción (Stripping). Se transfiere el contaminante al aire (ej. amoniaco).
· Extracción. Con líquido disolvente que no se mezcla con el agua.
b. Químicos: Son aquellos en los cuales la eliminación de los contaminantes es dada por la adición de un producto químico o por otras reacciones químicas.
· Coagulación-floculación.- Agregación de pequeñas partículas usando coagulantes y floculantes (sales de hierro, aluminio, polielectrolitos, etc.)
· Precipitación química: Eliminación de metales pesados haciéndolos insolublescon la adición de lechada de cal, hidróxidosódico u otros que suben el pH.
· Oxidación – reducción: Con oxidantes como el peróxido de hidrógeno, ozono, cloro, permanganato potásico o reductor como el sulfito sódico. 
· Reducción electrolítica: Provocando la deposición en el electrodo del contaminante. Se usa para recuperar elementos valiosos.
· Intercambio iónico: Con resinas que intercambian iones. Se usa para quitar dureza al agua.
· Osmosis inversa: Haciendo pasar al agua a través de membranas semipermeables que retienen los contaminantes disueltos.
c. Biológicos: Son los métodos de tratamiento en los cuales la eliminación de contaminantes es provocada por una actividad biológica. Consiste en una degradación de los compuestos orgánicos presentes en el efluente por microorganismos que se alimentan de la contaminación orgánica disuelta (lodos activados). Dispositivos de aireación permiten a las bacterias aerobias utilizadas incrementar su metabolismo y, en consecuencia, su acción.
· Lodos activos. Se añade agua con microorganismos a las aguas residuales en condiciones aerobias (burbujeo de aire o agitación de las aguas).
· Filtros bacterianos. Los microorganismos están fijos en un soporte sobre el que fluyen las aguas a depurar. Se introduce oxígeno suficiente para asegurar que el proceso es aerobio.
· Biodiscos. Intermedio entre los dos anteriores. Grandes discos dentro de una mezcla de agua residual con microorganismos facilitan la fijación y el trabajo de los microorganismos.
· Lagunas aireadas. Se realiza el proceso biológico en lagunas de grandes extensiones.
· Sistemas de aplicación al suelo. 
· Degradación anaerobia. Procesos con microorganismos que no necesitan oxígeno para su metabolismo (Metacalf & Hedí, 2005).
3.2 ETAPAS DE TRATAMIENTO
Aquellos métodos de tratamiento en los que predominan los fenómenos físicos se conocen como operaciones unitarias, mientras que aquellos métodos en los que la eliminación de los contaminantes se realiza con base en procesos químicos o biológicos se conocen como procesos unitarios.
Al referirse a operaciones y procesos unitarios es porque se agrupan entre sí para constituir los tratamientos primario, secundario y terciario.
3.2.1. TRATAMIENTO PRELIMINARES
Aunque no reflejan un proceso en sí, sirven para aumentar la efectividad de los tratamientos primarios, secundarios y terciarios. Las aguas residuales que fluyen desde los alcantarillados a las plantas de tratamiento de aguas residuales (PTAR), son muy variables en su flujo y contienen gran cantidad de objetos, en muchos casos voluminosos y abrasivos, que por ningún motivo deben llegar a las diferentes unidades donde se realizan los tratamientos y deben ser removidos. Para esto son utilizado los tamices, las rejas, los microfiltros, etc.
· Tamizado: los tamices autolimpiantes están construidos con mallas dispuestas en una inclinación particular que deja atravesar el agua y obliga a deslizarse a la materia sólida retenida hasta caer fuera de la malla por sí sola. La gran ventaja de este equipo es que es barato, no tiene partes móviles y el mantenimiento es mínimo, pero necesita un desnivel importante entre el punto de alimentación del agua y el de salida.
Figura 2. Proceso de tamizado.
· Rejas: se utilizan para separar objetos de tamaño más importante que el de simples partículas que son arrastrados por la corriente de agua. Se utilizan solamente en desbastes previos. El objetivo es proteger los equipos mecánicos e instalaciones posteriores que podrían ser dañados u obstruidos con perjuicio de los procesos que tuviesen lugar. Se construyen con barras metálicas de 6 o más mm de espesor, dispuestas paralelamente y espaciadas de 10 a 100 mm. Se limpian mediante rastrillos que pueden ser manejados manualmente o accionados automáticamente. Para pequeñas alturas de la corriente de agua se emplean rejas curvas y para alturas mayores rejas longitudinales dispuestas casi verticalmente.
Figura 3. Sistemas de rejas (pretratamiento).
· Microfiltraciòn: los microfiltros trabajan a baja carga, con muy poco desnivel, y están basados en una pantalla giratoria de acero o material plástico a través de la cual circula el agua. Las partículas sólidas quedan retenidas en la superficie interior del microfiltro que dispone de un sistema de lavado continuo para mantener las mallas limpias. Se han utilizado eficazmente para separar algas de aguas superficiales y como tratamiento terciario en la depuración de aguas residuales. Según la aplicación se selecciona el tamaño de malla indicado. Con mallas de acero pueden tener luces del orden de 30 micras y con mallas de poliéster se consiguen buenos rendimientos con tamaños de hasta 6 micras.
Figura 4. Microfiltracion de aguas residuales.
3.2.2. TRATAMIENTOS PRIMARIOS
El principal objetivo es el de remover aquellos contaminantes que pueden sedimentar, como por ejemplo los sólidos sedimentables y algunos suspendidos o aquellos que pueden flotar como las grasas.
El tratamiento primario presenta diferentes alternativas según la configuración general y el tipo de tratamiento que se haya adoptado. Se puede hablar de una sedimentación primaria como último tratamiento o precediendo un tratamiento biológico, de una coagulación cuando se opta por tratamientos de tipo físico-químico.
Sedimentación primaria: se realiza en tanques ya sean rectangulares o cilíndricos en donde se remueve de un 60 a 65% de los sólidos sedimentables y de 30 a 35% de los sólidos suspendidos en las aguas residuales. En la sedimentación primaria el proceso es de tipo floculento y los lodos producidos están conformados por partículas orgánicas.
Un tanque de sedimentación primaria tiene profundidades que oscilan entre 3 y 4m y tiempos de detención entre 2 y 3 horas. En estos tanques el agua residual es sometida a condiciones de reposo para facilitar la sedimentación de los sólidos sedimentables. El porcentaje de partículas sedimentadas puede aumentarse con tiempos de detención más altos, aunque se sacrifica eficiencia y economía en el proceso; las grasas y espumas que se forman sobre la superficie del sedimentador primario son removidas por medio de rastrillos que ejecutan un barrido superficial continuo.
Figura 5. Proceso de sedimentación primaria de aguas residuales.
Precipitación química – coagulación: la coagulación en el tratamiento de las aguas residuales es un proceso de precipitación química en donde se agregan compuestos químicos con el fin de remover los sólidos. El uso de la coagulación ha despertado interés sobre todo como tratamiento terciario y con el fin de remover fósforo, color, turbiedad y otros compuestos orgánicos.
Figura 6. Solubilidad vs pH (floculación).
3.2.3. TRATAMIENTOS SECUNDARIOS
El objetivo de este tratamiento es remover la demanda biológica de oxígeno (DBO) soluble que escapa a un tratamiento primario, además de remover cantidades adicionales de sólidos sedimentables.
El tratamiento secundario intenta reproducir los fenómenos naturales de estabilización de la materia orgánica, que ocurre en el cuerpo receptor. La ventaja es que en ese proceso el fenómeno se realiza con más velocidad para facilitar la descomposición de los contaminantes orgánicos en períodos cortos de tiempo. Un tratamiento secundario remueve aproximadamente 85% de la DBO y los SS aunque no remueve cantidades significativas de nitrógeno, fósforo, metales pesados, demanda química de oxígeno (DQO) y bacterias patógenas.
Además de la materia orgánica se va a presentar gran cantidad de microorganismos como bacterias, hongos, protozoos, rotíferos, etc, que entran en estrecho contacto con la materia orgánica la cual es utilizada como su alimento. Los microorganismos convierten la materia orgánica biológicamente degradable en CO2 y H2O y nuevo material celular. Además de estos dos ingredientes básicos microorganismos – materia orgánica biodegradable, se necesita un buen contacto entre ellos, la presencia de un buen suministro de oxígeno, aparte de la temperatura, PH y un adecuado tiempo de contacto.
Para llevar a efecto el proceso anterior se usanvarios mecanismos tales como: lodos activados, biodisco, lagunaje, filtro biológico.
3.2.3.1. LODOS ACTIVADOS
Es un tratamiento de tipo biológico en el cual una mezcla de agua residual y lodos biológicos es agitada y aireada. Los lodos biológicos producidos son separados y un porcentaje de ellos devueltos al tanque de aireación en la cantidad que sea necesaria. En este sistema las bacterias utilizan el oxígeno suministrado artificialmente para desdoblar los compuestos orgánicos que a su vez son utilizados para su crecimiento.
A medida que los microorganismos van creciendo se aglutinan formando los lodos activados; éstos más el agua residual fluyen a un tanque de sedimentación secundaria en donde sedimentan los lodos. Los efluentes del sedimentador pueden ser descargados a una corriente receptora; parte de los lodos son devueltos al tanque con el fin de mantener una alta población bacterial para permitir una oxidación rápida de la materia orgánica. Durante el periodo de almacenamiento en el tanque de aireación, tiene lugar un desarrollo vigoroso de microorganismos heterótrofos.
La naturaleza heterogénea del sustrato permite el desarrollo de diversas poblaciones bacterianas heterótrofas. Predominan los bacilos Gram negativos, siendo los coliformes (Escherichia), Enterobacter, pseudonomas, achomobacter, flavobacterium y zooglea, los que se aíslan con más frecuencia. También se encuentran los micrococcus, aribobracter, y los spherotillus. Los protozoos están representados principalmente por lo ciliados. Junto con los rotíferos, son depredadores de importantes bacterias. Estas se encuentran individualmente en suspensión libre y también agrupadas en floculos (formados por la bacteria Zooglea ramigera). Siendo estos floculos los sustratos para el ataque de protozoos y otros pequeños animales. Ocasionalmente también se encuentran hongos y bacterias filamentosas.
Figura 6. Proceso de lodos activados para tratamiento de aguas residuales.
3.2.3.2. BIODISCOS
Un sistema de depuración aeróbica avanzado del tipo membrana de flujo es llamado contactador biológico giratorio o sistema de biodisco, es tan eficaz como los lodos activados, requiere un espacio mucho menor, es fácil de operar y tiene un consumo energético inferior. Es un contenedor que recoge el vertido de aguas residuales, se hacen girar discos, normalmente de material de plástico fuertemente apretados unos contra otros a lo largo de un eje formando un cilindro. Según la aplicación puede estar sumergida de un 40 a un 90% en el agua a tratar, sobre el material plástico se desarrolla una película de microorganismos, cuyo espesor se autorregula por el rozamiento con el agua, en la parte menos sumergida, el contacto periódico con el aire exterior es suficiente para aportar el oxígeno necesario para la actividad celular. Las biomembranas que se desarrollan en un CBG contienen una comunidad microbiana compleja y variada de poblaciones de bacterias, protozoos y metazoos (Bitton 1994). Entre los microorganismos filamentosos hay poblaciones de Sphaerotilus, beggiatoa, Nocardia y Oscillatoria.
Figura 7. Contactador biológico giratorio de aguas residuales.
3.2.3.3. LAGUNAJE
El tratamiento se puede realizar en grandes lagunas con largos tiempos de retención (1/3 días) que les hace prácticamente insensibles a las variaciones de carga, pero que requieren terrenos muy extensos. La agitación debe ser suficiente para mantener los lodos en suspensión excepto en la zona más inmediata a la salida del efluente.
Figura 8. Lagunaje de aguas residuales.
3.2.3.4. FILTRO BIOLOGICO
Está formado por un reactor, en el cual se ha situado un material de relleno sobre el cual crece una película de microorganismos aeróbicos con aspecto de limos.
La altura del filtro puede alcanzar hasta 12m. El agua residual se descarga en la parte superior mediante un distribuidor rotativo cuando se trata de un tanque circular. A medida que el líquido desciende a través del relleno entra en contacto con la corriente de aire ascendente y los microorganismos. La materia orgánica se descompone lo mismo que con los lodos activados, dando más material y CO2.
Figura 9. Filtro biológico de aguas residuales.
3.2.3.5. BIOPELICULAS FIJADAS
El filtro biológico es una instalación de tratamiento de aguas residuales aérobica, sencilla y relativamente barata, tipo membrana de flujo. Las aguas residuales se distribuyen mediante un aspersor de brazo giratorio, sobre una capa de material poroso. Se filtra lentamente atreves de esta capa porosa y el vertido se acumula en el fondo. Se produce el crecimiento bacteriano denso viscoso que cubre el material poroso de la capa de filtro. Zooglea ramigera y otras bacterias desempeñan un papel capital en la generación de la matriz viscosa que alberga una comunidad microbiana heterogénea que comprende bacteria, hongos, protozoos, nematodos y rotíferos. Esta comunidad microbiana absorbe y mineraliza los nutrientes orgánicos disueltos en las aguas residuales, reduciendo así la DBO del efluente.
3.2.3. TRATAMIENTO TERCIARIO
Tiene el objetivo de remover contaminantes específicos, usualmente tóxicos o compuestos no biodegradables o aún la remoción complementaria de contaminantes no suficientemente removidos en el tratamiento secundario.
El tratamiento terciario proporciona una etapa final para aumentar la calidad del efluente al estándar requerido antes de que éste sea descargado al ambiente receptor (mar, río, lago, campo, etc.) Más de un proceso terciario del tratamiento puede ser usado en una planta de tratamiento. Si la desinfección se practica siempre en el proceso final, es siempre llamada pulir el efluente.
3.2.3.1. FILTRACION
La filtración de arena retiene gran parte de los residuos de materia suspendida. El carbón activado sobrante de la filtración retiene las toxinas residuales.
3.2.3.2. LAGUNAJE
El tratamiento de lagunas proporciona sedimentación y mejora biológica adicional por almacenaje en charcos o lagunas artificiales.​ Se trata de una imitación de los procesos de autodepuración que un río o un lago somete las aguas residuales de forma natural. Estas lagunas son altamente aerobias y se da a menudo la colonización por macrofitos nativos, especialmente cañas. Los invertebrados de alimentación del filtro pequeño tales como Daphnia y especies de Rotifera ayudan eficazmente al tratamiento reteniendo partículas finas.
El sistema de lagunaje es barato y fácil de mantener pero presenta los inconvenientes de necesitar gran cantidad de espacio y de ser poco capaz para depurar las aguas de grandes núcleos.
Figura 10. Sistema de lagunaje, tratamiento terciario.
3.2.3.3. HUMEDALES ARTIFICIALES
Los humedales artificiales incluyen camas de caña o una serie de métodos similares que proporcionan un alto grado de mejora biológica aerobia y pueden utilizarse a menudo en lugar del tratamiento secundario para las poblaciones pequeñas, también para la fitorremediación.
3.2.3.4. REMOCION DE NUTRIENTES
Las aguas residuales pueden contener también altos niveles de los nutrientes nitrógeno y fósforo. Eso en ciertas formas puede ser tóxico para peces e invertebrados en concentraciones muy bajas (por ejemplo amoníaco) o puede crear condiciones insanas en el ambiente de recepción (por ejemplo: mala hierba o crecimiento de algas). Las algas pueden producir toxinas, y su muerte y consumo por bacterias (decaimiento) pueden agotar el oxígeno en el agua y asfixiar peces y otra vida acuática. Cuando se recibe una descarga de los ríos a los lagos o a los mares bajos, los nutrientes agregados pueden causar pérdidas entrópicas severas perdiendo muchos peces sensibles a la contaminación en el agua. La retirada del nitrógeno o del fósforo de las aguas residuales se puede alcanzar mediante la precipitación química o biológica.
La remoción del nitrógeno se efectúa con la oxidación biológica del nitrógeno del amoníaco a nitrato (nitrificación que implica nitrificar bacterias tales como Nitrobacter y Nitrosomonus), y entonces mediante la reducción, el nitrato se convierte en nitrógeno gaseoso (desnitrificación),que se envía a la atmósfera. Estas conversiones requieren condiciones cuidadosamente controladas para permitir la formación adecuada de comunidades biológicas. Los filtros de arena, las lagunas y las camas de lámina se pueden utilizar para reducir el nitrógeno. Algunas veces, la conversión del amoniaco tóxico en nitrato solamente se hace como tratamiento terciario.
La oxidación anaeróbica se define como aquella en que la descomposición se ejecuta en ausencia de oxígeno disuelto y se usa el oxígeno de compuestos orgánicos, nitratos y nitritos, los sulfatos y el CO2, como aceptador de electrones. En el proceso conocido como desnitrificación, los nitratos y nitritos son usados por las bacterias facultativas, en condiciones anóxicas, condiciones intermedias, con formación de CO2, agua y nitrógeno gaseoso como productos finales.
La retirada del fósforo se puede efectuar biológicamente en un proceso llamado retiro biológico realzado del fósforo. En este proceso, bacterias específicas llamadas organismos acumuladores de polifosfato, se enriquecen y acumulan selectivamente grandes cantidades de fósforo dentro de sus células. Cuando la biomasa enriquecida en estas bacterias se separa del agua tratada, los biosólidos bacterianos tienen un alto valor del fertilizante. La retirada del fósforo se puede alcanzar también, generalmente por la precipitación química con las sales del hierro (por ejemplo: cloruro férrico) o del aluminio (por ejemplo: alumbre). El fango químico que resulta, sin embargo, es difícil de operar, y el uso de productos químicos en el proceso del tratamiento es costoso. Aunque esto hace la operación difícil y a menudo sucia, la eliminación química del fósforo requiere una huella significativamente más pequeña del equipo que la de retiro biológico y es más fácil de operar.
3.2.3.5. DESINFECCION
El propósito de la desinfección en el tratamiento de las aguas residuales es reducir substancialmente el número de organismos vivos en el agua que se descargará nuevamente dentro del ambiente. La efectividad de la desinfección depende de la calidad del agua que es tratada (por ejemplo: turbiedad, pH, etc.), del tipo de desinfección que es utilizada, de la dosis de desinfectante (concentración y tiempo), y de otras variables ambientales. El agua turbia será tratada con menor éxito puesto que la materia sólida puede blindar organismos, especialmente de la luz ultravioleta o si los tiempos del contacto son bajos. Generalmente, tiempos de contacto cortos, dosis bajas y altos flujos influyen en contra de una desinfección eficaz. Los métodos comunes de desinfección incluyen el ozono, la clorina, o la luz UV. La Cloramina, que se utiliza para el agua potable, no se utiliza en el tratamiento de aguas residuales debido a su persistencia.
· La desinfección con cloro sigue siendo la forma más común de desinfección de las aguas residuales en Norteamérica debido a su bajo historial de costo y del largo plazo de la eficacia. Una desventaja es que la desinfección con cloro del material orgánico residual puede generar compuestos orgánicamente clorados que pueden ser carcinógenos o dañinos al ambiente. La clorina o las "cloraminas" residuales puede también ser capaces de tratar el material con cloro orgánico en el ambiente acuático natural. Además, porque la clorina residual es tóxica para especies acuáticas, el efluente tratado debe ser químicamente desclorinado, agregándose complejidad y costo del tratamiento.
· La luz ultravioleta (UV) se está convirtiendo en el medio más común de la desinfección en el Reino Unido debido a las preocupaciones por los impactos de la clorina en el tratamiento de aguas residuales y en la clorinación orgánica en aguas receptoras. La radiación UV se utiliza para dañar la estructura genética de las bacterias, virus, y otros patógenos, haciéndolos incapaces de la reproducción. Las desventajas dominantes de la desinfección UV son la necesidad del mantenimiento y del reemplazo frecuentes de la lámpara y la necesidad de un efluente altamente tratado para asegurarse de que los microorganismos objetivo no están blindados de la radiación UV (es decir, cualquier sólido presente en el efluente tratado puede proteger microorganismos contra la luz UV).
· El ozono (O3) se genera al pasar oxígeno (O2) por un potencial de alto voltaje, lo que añade un tercer átomo de oxígeno y forma O3. El ozono es muy inestable y reactivo y oxida la mayoría del material orgánico con que entra en contacto, de tal manera que destruye muchos microorganismos causantes de enfermedades. El ozono se considera más seguro que la clorina porque, mientras que la clorina tiene que ser almacenada en el sitio (altamente venenoso en caso de un lanzamiento accidental), el ozono es colocado según lo necesitado. La ozonización también produce menos subproductos que la desinfección con cloro. Una desventaja de la desinfección del ozono es el alto costo del equipo de la generación del ozono, y que la cualificación de los operadores deben ser elevada.
PARAMETROS PARA LA DETERMINACION DE LA CONTAMINACION DE AGUAS RESIDUALES
PARÁMETROS GENERALES PARA DETERMINAR LA CONTAMINACIÓN
Un agua residual influye en el medio donde se vierte debido básicamente a cinco parámetros: Carga Orgánica, que consume oxígeno; sólidos en suspensión, que dificultan la actividad biológica de los seres acuáticos y la recarga de los acuíferos; materias inhibidoras o tóxicas, que inhiben, modifican o anulan la actividad biológica y/o se pueden acumular en la cadena trófica Nutrientes (N y P) que intervienen en los procesos de eutrofización; salinidad que puede condicionar la transferencia de materia entre el entorno y las células; otros como la temperatura de los vertidos y el contenido en grasas también pueden ser importantes. Consecuentemente la caracterización de un agua residual se realiza respecto a todos estos parámetros.
4.1. DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO
La demanda química de oxigeno corresponde al volumen de oxigeno requerido para oxidar la fracción orgánica de una muestra susceptible de oxidación al dicromato o permanganato en medio ácido, Teniendo en cuenta que la oxidación que se lleve a cabo en un laboratorio de ensayos o de análisis de DQO no se corresponde con la estequiometria, El valor de la DQO no debe esperarse que sea igual al de la DBO. (Catalan L, 1997).
4.1.1. MÉTODO NORMALIZADO DE OXIDACIÓN AL DICROMATO
El ensayo de determinación de DQO al dicromato se utiliza ampliamente para establecer la contaminación en materia orgánica de aguas residuales. El ensayo se lleva calentando en condiciéndoles de reflujo total una muestra de volumen determinado con un exceso conocido de dicromato potásico, en presencia de ácido sulfúrico durante un periodo de dos horas. La materia orgánica en la muestra se oxida, como resultado se consume el dicromato de color amarillo que se reemplaza por el ion crómico color verdoso. Como catalizador se añade sulfato de plata.
La medición se lleva a cabo por valoración del dicromato restante o por determinación colorimétrica del ion cromo producido. El método de valoración es más exacto para más laborioso. El método colorímetro, si se lleva acabo con un colorímetro fotoeléctrico bueno o un espectrofotómetro, es más radio y más fácil y suficientemente exacto para objetivos prácticos.
Si hay presencia de cloruros en el agua residual, interfieren con el ensayo de DQO, ya que los cloruros son oxidados por el dicromato.
Esta interferencia se evita adicionando sulfato mercúrico, a la mezcla, ya que el ion mercurio se combina con el cloruro para formar cloruro de mercurio, que esencialmente esta en forma no ionizada. Se recomienda una relación de 10 a 1 entre el sulfato y el cloruro. 
La presencia del catalizado sulfato de plata se requiere para la oxidación de ácidos y alcoholes de cadera recta-. Si se añade una cantidad insuficiente de sulfato de mercurio, los cloruros en exceso precipitan el catalizador de sulfato de plata. Llevando a valores erróneos de la DQO.
En los métodos de valoración a menudo se suele utilizar a sulfatoamónico ferroso. Ordinariamente este reactivo pierde fuerza con el paso de tiempo debido a la oxidación en presencia de aire. La adición de cadmio previene este deterioro en la botella del reactivo. 
El procedimiento recomendado a seguir es enfriar la muestra después de la digestión de dos horas con dicromato potásico y añadir 5 gotas de indicador ferroína y hacer la valoración con el sufato amónico ferroso hasta que se obtenga un color rojo marrón como el resultado.
El punto final es bastante crítico. El indicador ferroína puede adquirirse preparado. El color rojo marrón correspondiente al final del ensayo es debido a la formación de un complejo de ion ferroso con la fenantrolina.
La repetividad de los ensayos de la DQO está muy afectada por el tiempo de reflujo. Los valores de DQO aumentan con el tiempo de reflujo hasta unas 7 horas a partir de ahí se mantienen relativamente constante. En lugar de hacer la operación de reflujo de 7 horas o más se recomienda en el método normalizado un tiempo de dos horas.
4.1.2. ENSAYO DE OXIDACIÓN AL PERMANGANATO
Ente ensayo ha sido reemplazado por el dicromato andes descrito. En este ensayo se utiliza permanganato potásico, en lugar de dicromato como agente oxidante. 
La muestra de agua residual es sometida a ebullición con una cantidad de exceso de permanganato en solución acida durante 30 minutos. La solución de un color rosa se enfría y se añade una cantidad determinada de oxalato amónico, con el que la solución vuelve a ser incolora. El exceso de oxalato se varía con permanganato potásico hasta recuperar la solución rosa inicial. El oxalato usado se calcula por diferencia y el permanganato utilizado se define con un simple cálculo estequiométrico.
4.1.3. ENSAYO DE EVALUACIÓN RAPIDA DE DQO
Se dispone de distintos ensayos rápidos para la evaluación de la DQO que normalmente incluyen la digestión con dicromato por periodos de tiempo inferiores a las 2 horas que se consideran en el método normalizado. En una de estas técnicas se procede a una digestión con solución de K2CR2O7-H2SO4-AG-SO4 a 165°C durante 15 minutos. La solución se diluye con agua destilada y se valora con sulfato amónico ferroso, tal y como en el método normalizado.
En este la DQO que se obtiene para las aguas domesticas corresponde a un 65% del valor obtenido con el método normalizado. Para otras aguas residuales la DQO obtenida se acerca o no a la DQO del método normalizado según la naturaleza del agua residual.
4.1.4. MÉTODOS INSTRUMENTALES PARA LA DETERMINACION DE LA DQO
Los métodos instrumentales para la determinación de la DQO son muy rápidos y dan resultados reproducibles.
La medición de la DQO requiere dos minutos y los resultados son muy producibles en intervalos de +-3%. . Los resultados tienen una buena correlación con los obtenidos utilizando el método normalizado y son mucho más consisten en que los obtenidos en los ensayos de la DBO. Que normalmente varían en +-15%.
El AquaRator está diseñado para medir la demanda de oxígeno en el intervalo de 10-300mg/l. Las muestras con mayores concentraciones deben someterse a una dilución antes de pasar a su análisis.
Una muestra de 20microlitros, homogenizada si es necesario, se inyecta por medio de una jeringuilla en el AquaRator. La muestra es arrastrada a través de un horno de combustión catalítico del platino, por una corriente de CO2 seco, que oxida los contaminantes a CO y H2O. El agua se recoge en el tubo de secado y los producidos de la reacción pasa por un segundo tratamiento catalítico. La concentración de CO se mide con un analizador infrarrojo no dispersivo integral, sensible al monóxido de carbono. La lectura resultante se traduce directamente en DQO utilizado un gráfico calibrado.
El flujo de CO2 se sitúa en aproximadamente 130cm3/minuto utilizando un sistema de control de flujo-. Cualquier traza oxigeno presente en el gas de alimentación se reduce en un horno de purificación de carbono, dando lugar a un flujo de gas y co2 indicando como normal en el registro. La muestra se inyecta en el horno de muestreo donde los contaminantes y co2 reacciona para formar una mezcla típica de CO, CO2 y H2O. El analizador infrarrojo determina el incremento de CO en la corriente de gas, directamente relacionado con la DQO de la muestra. El gas de salida se descarga a través de una válvula de purga.
La determinación del DQO al dicromato se aproxima a este valor, pero hay algunos compuestos difíciles de oxidar por tratamiento al dicromato. La oxidación que tiene lugar en el Aqua Rator es más vigoroso a que la oxidación al dicromato y en consecuencia sus resultados representa un nivel más real de demanda de oxigeno de los contaminantes presentes.
4.2 DEMANDA BIOLOGICA O BIOQUIMICA DE OXIGENO
La demanda bioquímica de oxigeno se usa como una medida de la cantidad de oxigeno requerido para la oxidación de la materia orgánica biodegradable presente en la muestra de agua y como resultado de la acción de oxidación bioquímica aerobia. La demanda de oxigeno de las aguas residuales es resultado de tres tipos de materiales: materiales orgánicos carbónicos, nitrógeno oxidable, derivado de la presencia de nitritos, amoniaco y en general compuestos orgánicos nitrogenados que sirven como alimentación para bacterias especificas (Nitrosomonas y Nitrobacter). Y compuestos químicos reductores (ion ferros, sulfitos, sulfuros que se oxidan por oxígeno disuelto). (Brigand, 2008).
En las aguas reciales domésticos, casi toda la demanda de oxigeno se debe a materiales orgánicos carbónicos. Para efluentes que van a estar sometidos a tratamientos biológicos una parte considerable de la demanda de oxigeno puede deberse a la nitrificación.
El valor de la D. Q. O. siempre será superior al de la D. B. O. debido a que muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente pero no biológicamente.
La diferencia es que los gramos o miligramos de oxígeno se refieren, en el caso de la D. B. O., a los requeridos por la degradación biológica de la materia orgánica; mientras que en el caso de la D. Q. O. representan los necesarios para la degradación química de la materia orgánica.
La relación entre la DBO5 y la DQO nos da una idea del nivel de contaminación de las aguas. (DBO5/DQO)
· Si la relación (DBO5/DQO) <0,2 entonces hablamos de unos vertidos de naturaleza industrial, poco biodegradables y son convenientes los tratamientos físico-químicos.
· Si la relación (DBO5/DQO)>0,5 entonces hablamos de unos vertidos de naturaleza urbana, o clasificables como urbanos y tanto más biodegradables, conforme esa relación sea mayor. Estas aguas residuales, puede ser tratadas mediante tratamientos biológicos.
4.2.1 ENSAYO DE DILUCION PARA EVALUACION DE LA DBO.
Una descripción detallada de los ensayos de dilución. El procedimiento es detallado a continuación:
1. Preparación de distintas diluciones de la muestra a ser analizada, con agua destilada de gran pureza. Las diluciones recomendadas dependen de la concentración estimada de contaminantes que va a ser responsable de la demanda de oxígeno. Para aguas muy contaminadas, los niveles e de dilución (ml de la muestra diluida/ml de la muestra original) puede llegar a ser de 100:1. Para aguas superficiales, la muestra original)	 puede tomarse sin dilución para cursos de agua poco contaminados. 
2. Las botellas para incubación (de 250 a 300 ml de capacidad) con tapones de vidrio esmerilado son las más correctas.
a) La muestra, diluida si es necesario. Si Vs es el volumen de la muestra medido con una pipeta.
b) Se añade agua de dilución para completar el volumen hasta la línea de capacidad señalada. Esta agua de dilución, en el caso que sea necesario, contiene:
i) Una siempre de microoganismos. Usualmente la siempre utilizada es el licor sobrenada en el efluente de aguas residuales domésticas. Obviamente, en los casos tales como la determinación de la DBO de una muestra de aguas residuales municipales, no se realiza ninguna siempre ya que la población de microorganismos se considera suficiente.
ii) Una solución de nutrientes para los microorganismos.Esta solución de nutrientes para los microorganismos. Esta solución contiene fosfatos de sodio y potasio y cloruro amónico (El nitrógeno y el fosforo son elementos necesario como nutrientes para los microorganismos). Obviamente, en los casos tales como la determinación de la DBO en aguas domésticas, en las cuales los nutrientes están ya presenten en una concentración adecuada, la adición de una solución de nutrientes no es necesario.
iii) El pH en la solución de la botella debe estar cercano a 7,0. La solución de fosfato utilizada es una solución tampón. Para muestras acidas o alcalinas, puede requerirse una neutralización como paso anterior al ensayo de DBO. Para cada botella de DBO se debe utiliza otra de control (blanco, botella rellena únicamente de agua de dilución que puede contener la siembra y los nutrientes si se han requerido pero no la muestra), este blanco debe prepararse en cualquier caso
3. Incubación de las botellas de 20°C. Cada 24 horas se debe sacar la botella muestra y el blanco correspondiente de la incubadora y determina el oxígeno disuelto en mg/l por los métodos que se describe en a continuación:
OD Si	: Oxígeno disuelto inicial (mg/l) para la muestra de volumen Vs)
OD Fb	: Oxígeno disuelto (mg/l) para la botella blanco, determinado al final de cada periodo de tiempo (el símbolo f significa final). Si el agua de dilución (que puede contener la siembra de microorganismos y los nutrientes) es causa de alguna demanda de oxígeno, este hecho debe tomarse en cuenta en el balance de oxigeno que debe realizarse a continuación. Esto debe de hacerse así teniendo en cuenta que la OD fb se mide al final de periodo de ensayo, una vez que la demanda de oxigeno del agua de dilución ha sido completada.
OD fs: Oxígeno disuelto para la botella muestra (Volumen Vb medido al final de cada periodo de tiempo. Basándonos en los datos anteriores se puede establecer el siguiente balance de oxígeno al objeto de establecer el oxígeno consumido en la oxidación bioquímica de la muestra.
DBO = Oxigeno en condiciones iniciales (mg) – Oxigeno en condiciones finales (mg)
DBO= Vs (OD is – OD fb) + Vb (OD fb – OD fs)
La utilización de oxígeno en el ensayo de DBO es muy lenta. Una curva típica alcanza su límite de DBO es muy lenta. Una curva tópica alcanza su límite de DBO en más de 20 días. Este valor es el límite alcanzado que se denomina DBO final, que se suele señalar por DBOf.
No es nada práctico hacer un control continuo en términos de la DBO debido al factor tiempo involucrado en el ensayo. En la práctica la DBO se refiere a 5 días, lo cual hace con notación DBO5. Aun 5 días es un periodo largo para esperar el resultado de estos ensayos.
Es importante señalar que el valor de la DBOf no es igual a la DTeO (demanda teórica de Oxígeno), debido a que en la botella de DBO no todo el sustrato orgánico se oxida. Las relaciones entre los valores de la DBO final a la DTeO dependen de la composición química de las aguas residuales.
La relación entre la DBO5 y la DBOf varían de acuerdo también con las materiales orgánicas presentes. Para aguas residuales urbanas, esta relación es aproximadamente 0.77
Para obtener un resultado de la DBO mediante el ensayo descrito se requiere una experiencia considerable. En general la repetividad de los resultados no es de la DBO son las discutidas a continuación. Debido a estas fluctuaciones se recomienda que se tomen distintas botellas de DBO cada 24 horas y que se haga un análisis estadístico de los resultados.
A) Relaciones entre la DQO y la DBO. Se han dicho anteriormente que los valores de la DBOf y la DTeo no son iguales., Asimismo el valor de la DBOf es generalmente más bajo que el de la DQO obtenido por el método de oxidación al dicromato. Las razones son que muchos compuestos orgánicos oxidados por el dicromato no son oxidables bioquímicamente que ciertos iones inorgánicos tales como sulfuros, tiosulfatos y sulfitos, nitritos e ion ferroso son oxidados por el dicromato potásico, lo cual significa que son tenido en cuenta en la DQO y sin embargo no son detectados en el ensayo de la DBO.
B) Efecto de la siembra y aclimatación de la siembra en el ensayo de DBO. Una de las razones más frecuentes para los valores poco fiables de la DBO es la utilización de cantidades insuficientes de microorganismos en la siembra. Otro problema serio para las aguas residuales industriales es la aclimatación de la muestra. En muchas aguas residuales industriales, la presencia de productos tóxicos interfiere con el crecimiento y su desarrollo de la población de microorganismos.
Si no se llevan a cabo unas acciones correctoras adecuadas en los casos anteriores se obtienen bajos valores de la DBO. En consecuencia se hace necesario aclimatar los microorganismos a las aguas residuales específicas. Esto se consigue comenzando con una muestra de aguas residual domestica que contiene una gran variedad de microorganismo y añadiendo poca poco cantidades pequeñas del efluente industrial al mismo tiempo que añade o se hace burbujear aire a través de la muestra. Esta operación se lleva a cabo en reactores de tipo continuo o discontinuo.
El proceso se va repitiendo con un incremento gradual de la proporción de agua industrial con respecto a aguas residuales domésticas, hasta que se obtiene un cultivo microbiano aclimatado al agua residual industrial. Esto puede ser un proceso largo y difícil para aguas residuales industriales muy toxicas. Una vez que se ha desarrollado un cultivo aclimatado, la curva de DBO no presenta el tiempo de retraso.
C) Efectos derivados a la presencia de algas en el ensayo de DBO. La presencia de algas en las aguas residuales afecta en el ensayo de DBO. Si la muestra se incuba en presencia de luz se obtiene bajos valores de la DBO debido a la producción de oxigeno por síntesis, oxigeno que satisface una parte de la demanda del mismo. Por otro lado, si la incubación se lleva a cabo en la oscuridad, las algas sobreviven un tiempo. En consecuencia las determinaciones de DBO en cortos periodos muestran el efecto de oxígeno en las mismas. Después de un periodo en la oscuridad, las algas mueren u las células contribuyen a incrementar el contenido en materia orgánica de la muestra, llegando a valorar más elevados de la DBO en consecuencia. El efecto de las algas en la DBO es bastante difícil de evaluar y corregir.
D) Determinación de oxígeno disuelto (OD). El método de dilución para evaluar la DBO requiere determinación del oxígeno disuelto .Estas determinaciones llevan a cabo por valoración o por métodos instrumentales. El método de valoraciones básico es de winkler. 
Las aguas residuales pueden contener distintos iones y compuestos que re interfieren con la determinación original del oxígeno disuelto.
4.2.2 MÉTODO DE WINKLER
El método de winkler se basa en la oxidación de ion yoduro, contenido en el reactivo utilizado, a yodo por el oxígeno disuelto de la muestra, ya la valoración de yodo con tiosulfato sódico, utilizando almidón como indicador. La oxidación se lleva a cabo en medio acido (h2so4) en presencia de sulfato de manganeso. El reactivo utilizado es una solución de NAOH, NAI y NAN3.
El almidón da un color azul en presencia de I2. La valoración con tiosulfato sódico continúa hasta que se desaparece el color azul del almidón por presencia de yodo.
Es una variante de este método se utiliza un nuevo reactivo en lugar de tiosulfato sódico. Este reactivo tiene la ventaja de ser estable con respecto al tiosulfato sódico que se deteriora rápidamente y que se debe normalizar en cada determinación. El analizador de oxígeno disuelto es un sistema galvánico que utiliza un ánodo de plomo en forma de cilindro hueco que rodea a un cátodo de plata en forma de varilla cilíndrica. Ambos electrodos están recubiertos por un electrolito de hidróxido potásico contenido en una célula electrolítica. Una membrana plástica cubre los electrodos y el electrolito y sirve como barrera de difusión selectiva permeable a todos los gases, incluyendo al oxigeno molecular, pero prácticamente impermeablea iones presentes en las corrientes en la celular es proporcional a la concentración de oxígeno en la muestra y se mide directamente en términos de mg/l. de oxígeno disuelto en la mezcla. La muestra debe estar removida continuamente durante la medida ya que solamente ya que en estas condiciones la corriente es directamente proporcional la concentración de oxígeno en la masa de la muestra. La calibración del analizador de OD se lleva a cabo midiendo el parámetro de unas muestras con un contenido de oxigeno conocido, que se determinan por métodos analíticos normalizados (fundamentalmente el método de winkler).
4.2.3 MÉTODOS MANOMÉTRICOS PARA LA DETERMINACIÓN DE LA DBO
El aparato de DBO Hach ha sido comparado con lo método de dilución normalizados antes señalados en condiciones de laboratorio. En análisis rutinarios da resultados equivalentes y una precisión similar. Debido a que lo que se observan en cambio físicos no se requieren análisis químicos de laboratorio. Las bases del método son las siguientes: Se coloca una muestra de aguas residuales en una botella del aparato, conectado a un manómetro. Sobre la muestra de agua residual hay una cantidad de aire que contiene aproximadamente un 21% de oxígeno en volumen. Durante un periodo de tiempo las bacterias que se encuentran en la muestra utilizan el oxígeno para oxidar la materia orgánica presente en la muestra lo cual lleva a consumir el oxígeno disuelto del presente. El aire den la botella cerrada reemplaza el oxígeno utilizado con lo cual hay una caída de presión en la botella. La caída de presión se registra en el manómetro de mercurio y se transforma directamente en la DBO. Antes de comenzar el ensayo los tornillo del manómetro se sueltan y se colocan el punto 0 en el extremo de la columna de mercurio.
Durante el periodo de ensayo (5 días para la DBO5), el sistema se incuba a 20°C y la muestra se agita continuamente utilizando un agitador magnético, que se está manejando por un sistema conectado a un motor. El CO2 producido por oxidación de la materia orgánica debe ser eliminado del sistema ya que esto desarrollaría una presión positiva y daría un error en la medición. La eliminación de CO2 se consigue adicionando unas aguas de solución de hidróxido potásico en el tapón de cada botella. Las lecturas de DBO se controlan periódicamente utilizando una solución patrón de ácido glutámico y glucosa.
Cuando nos encontramos ante demandas de oxígeno disuelto altas se debe recurrir a una dilución de la muestra. La exactitud del método manométrico se considera comparable a la del método de dilución.
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TRATAMIENTOS DE AGUAS RESIDUALES: PROCESOS FISICOQUÍMICOS Y MICROBIOLÓGICOS
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