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Agua Propiedades físicas y químicas parte 3 - Monografía



 
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Depuración biológica del agua:



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Se trata de una combustión de la materia orgánica mediante las bacterias. En función del metabolismo de las bacterias se distinguen 2 tipos de procesos:

1.    Procesos aerobios (O2). Los rendimientos son altos y se utiliza este método fundamentalmente en la depuración de agua.
2.    Procesos anaerobios: se producen en ausencia de oxígeno. Se usa en la digestión de los fangos.
3.    Eliminación de nutrientes.

Procesos aerobios: fangos activados.



Oxidación más síntesis:



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Si por la entrada no llega suficiente COHNS aparece la respiración endógena:

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Hay dos grandes procesos aerobios:
- Procesos en medio líquido o en fase homogénea:
- Método de fangos activo.
- Lagunas aireadas (métodos naturales de depuración de agua):

-    Lagunas anaerobias:

mucha carga orgánica. El proceso de depuración tiene lugar por un mecanismo anaerobio.

-    Lagunas facultativas:

hacen uso de la simbiosis entre las algas y las bacterias.

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-    Lagunas aerobeas:

la concentración de materia orgánica es baja.
- Sistemas de macrofitas (plantas flotantes o sumergidas). Si tenemos agua con metales pesados las plantas los asimilan y se convierten en residuos peligrosos.

Fangos activos:



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- Soporte sólido o fase heterogénea:


-    Filtros percoladores (biofiltros):

pequeños caudales de agua, se cambian con fangos activos para disminuir DBO.
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-    Biodiscos.

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Procesos aerobios:

la materia orgánica a través de las bacterias anaerobeas se transforma en metano (biogas) y CO2.

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Se realiza en tanques completamente cerrados. Es un proceso barato en el sentido de que se aprovecha la producción de metano para elevar a temperatura.

Sirven para: 



- depurar agua
- digerir fangos.
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 Ventajas anaerobios frente aerobios:


El proceso anaerobio consume menos energía porque la turbina del tanque de aeración es lo que más consume y como no la tiene. La tasa de producción de lodos es más pequeña (para la misma cantidad introducida). Nos permite trabajar con cargas orgánicas elevadas a la entrada. Se obtiene CH4 que lo podemos utilizar como combustible.


Desventajas anaerobios frente aerobios:



El proceso anaerobio es más lento, la inversión en el reactor a de ser mayor. Se producen malos olores debido al H2S. La biomasa que se produce es difícil de decantar (separar del agua), esto puede conducir a que tengamos que producir un D. 2 más grande (más inversión). Se ve muy influenciado por los cambios de temperatura, pH ….

Eliminación de nutrientes:

controlar los componentes de N y P.
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El

proceso de desnitrificación el agua se hace en dos etapas:



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El reactivo químico lo podemos añadir antes de D. 1 (1) ó en (2). Los inconvenientes de estos dos es que al añadir substancia químicas afecta a la biomasa, con lo que una alternativa es construir un tercer decantador (económicamente viable) (3).

- Método biológico:

los fangos activos convencionales consiguen eliminar entre el 10 y el 30% de los fosfatos. Pero modificando estos fangos podemos llegar al 96%. Estos se modifican:

1.    Someter la aguas a ambientes anaerobios y aerobios alternativamente.

2.    Utilizando un reactor de flujo de pistón:
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TRATAMIENTODE AGUAS RESIDUALES INDUSTRIALES:



Los tratamientos son:

- Adsorción.
- Resinas intercambio iónico.
- Ósmosis inversa.

Adsorción:

es un fenómeno físico-químico con el cual las moléculas que están en una fase fluida interacción con una superficie y se quedan adheridas sobre esta:

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Todas las superficies tienen una serie de neutros activos que pueden absorber moléculas (nº. Limitado):

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Como substancia absorbente se utiliza el CAG (C activo granulado) debido a su gran superficie, a su afinidad por la materia orgánica y que es regenerable.

Los procesos de adsorción tienen lugar en las columnas de adsorción (cilindro repleto de CAG).
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MTZ, TB y TE son parámetros que dimensionan la columna.
La zona agotada cada vez se va desplazando hasta que MTZ toca el extremo con lo que tenemos CSTD a la salida y no tenemos completamente agotado el CAG con lo que estamos perdiendo dinero. La solución es colocar columnas de CAG en serie de modo que cuando la última columna llegue a TB la primera alcanzará TE:

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Cuando CAG1 acabe la llevamos a regenerar y ponemos un regenerada después de CAG3. Las columnas se regeneran con una mezcla vapor-aire en un horno a 900º C con lo que conseguimos quemar las substancias orgánicas.

Las aplicaciones de las columnas de adsorción son:
- una técnica de afino para métodos biológicos para tratamiento de agua para fangos activos.
- Tratamiento directo (para eliminar substancias colorantes del agua. Hay determinados colorantes en los que no se puede), para eliminar el DQO.
- Acondicionamiento de aguas, es decir, para preparar un agua para un proceso de depuración posterior.

Resinas intercambio iónico: los iones que están protegidos por una red cristalina se pueden intercambiar unos con otros. Los primeros cambiadores fueron: arcillas y zeolitas.
Estos intercambiadores naturales fueron sustituidos por resinas sintéticas:

- Catiónicas:

intercambian iones positivos (cationes).

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- Aniónicas:

intercambian iones negativos (aniones). Þ OH-, NH3.
Las ARI pueden tener resinas para retener estos metales. Al igual que las columnas de adsorción tienen un tiempo de funcionamiento, y una vez agotadas se tienen que regenerar:
-    Catiónicas Þ HCl, H2SO4, NaCl saturado (barato).
-    Aniónicas Þ NaOH (sosa caústica), NH3 (amoniaco).
Sus aplicaciones son:
- Desendurecimiento de las aguas (eliminar Ca2+, Mg2+). Estas resinas se regeneran con NaCl.
- Desmineralización de agua (para obtener agua ultra pura). Los desmineralizadores son resinas catiónicas seguidas de aniónicas:

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Entra contaminante y sale agua. Lo normal es que las 2 columnas estén mezcladas.
- Industria de recubrimiento de superficies (cromados, niquelados). Sus usos son:
- Purificación y reutilización:

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Antes del vertido el agua puede pasar por:

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Cuanto más diluido está el contaminante, más difícil es de eliminar.
- Control de contaminantes en el vertido final. Pueden ser utilizados en:
- Físico-químicos.
- Sistemas directos:

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- Regeneración de baños concentrados, pueden ser:
-    Recuperación de materiales valiosos (rodio, oro).
-    Descontaminación (eliminar la substancia que está interfiriendo).

Osmosis inversa:



- Desalación de aguas: a partir de agua de mar obtener agua potable.

- Concentración: concentrar la disolución que nos interese.

La osmosis inversa consiste en:

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Esto es el proceso de osmosis. La osmosis inversa consiste en un flujo de agua contrario (             ).

Hay 2 características de los modelos de las membranas:

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Todo lo que atraviese la membrana se denomina permeado y el flujo de salida concentrado de sales es el rechazo. La recuperación de un modelo de estas características:

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Primero siempre hay que hacer una prefiltración, y el principal problema es la incrustación inorgánica en la membrana (cal) y el ensuciamiento de materia coloidal.

Para usar el agua en calderas primero es necesario purificarla yu na vez eliminados los sólidos en suspensión, los sólidos disueltos y, en caso de ser necesario, los microorganismos, se usan desairadores para el tratamiento externo de un agua de alimentación para caldera, ya que es necesario eliminar los gases disueltos.
Nuestro interés fundamental es eliminar el oxígeno por ser causante de fenómenos de corrosión muy peligrosos, conocidos como “pitting”.
En este informe este tratamiento no será visto pero será expuesto en la exposición oral que se realice.


BIBLIOGRAFIA


“Tratamiento de aguas residuales”  Ramalho.R.S. Ed. Revertz
“Tratamiento y depuración de las aguas residuales” Metcalf-Eddy Ed. Labor
“Resinas de Intercambio Iónico” Kunin.R
Enciclopedia Visual Combi “el Agua”
http://Cab.Cnea.gov.ar/difusion/Res_13.htm
http://www.vnet.es/-juliorod/depura.html
http://www.netsalud.sact/aya/club/chapt01html
http://www.medioambienteonline.com/spanish/medioambiente/index.html
http://www.sciencemag.org

Autor:

Jose Loschi Y Otros





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