Tratamiento y Gestión de Aguas Residuales, Contaminantes Atmosféricos y Residuos Sólidos

Tipos de Aguas Contaminadas y sus Contaminantes

  • Aguas residuales urbanas: Aguas negras (fecales) y blancas (domésticas).
  • Aguas residuales industriales: Varían según el tipo de industria.
  • Aguas agrarias y ganaderas: Contienen restos de fertilizantes, pesticidas y excrementos.
  • Mareas negras: Derrames de petróleo.

Tipos de Contaminantes

  • Compuestos biodegradables.
  • Sustancias tóxicas.
  • Contaminación térmica.
  • Agentes tensoactivos (detergentes, proteínas, materia suspendida).
  • Materia coloidal y particulada.
  • Eutrofización.
  • Gérmenes patógenos.
  • Sustancias radioactivas.

Concepto de Eutrofización

La eutrofización se produce cuando hay un exceso de nutrientes (principalmente nitrógeno y fósforo) en el agua. Esto provoca un crecimiento excesivo de plantas y microorganismos. Al morir, estos organismos se descomponen, consumiendo el oxígeno disuelto en el agua y haciéndola inhabitable para otros seres vivos.

Parámetros Químicos para la Caracterización de Aguas Residuales

Parámetros Inorgánicos

  • Alcalinidad
  • Dureza
  • pH
  • Fósforo (P)
  • Azufre (S)
  • Oxígeno disuelto
  • Gases
  • Metales pesados
  • Nitrógeno (N)

Parámetros Orgánicos

  • DBO5 (Demanda Bioquímica de Oxígeno a los 5 días)
  • DQO (Demanda Química de Oxígeno)
  • COT (Carbono Orgánico Total)
  • AOX (Halogenuros Orgánicos Adsorbibles)
  • Microcontaminantes
  • Agentes tensoactivos
  • Grasas y fenoles

Carácter Biodegradable de un Vertido

Se determina mediante la relación DBO5/DQO.

Tratamientos de Agua en una Planta Depuradora

  1. Pretratamientos: Eliminación de sólidos gruesos, materia sedimentable y grasas.
  2. Tratamientos Primarios: Eliminación de materia en suspensión y coloides.
  3. Tratamientos Secundarios: Eliminación de la materia orgánica disuelta y en suspensión.
  4. Tratamientos Terciarios o de Afino: Eliminación del resto de la contaminación.

Definición de Coagulación y Floculación

Son tratamientos previos esenciales para muchos sistemas de purificación del agua.

  • Coagulación: Desestabilización de las partículas coloidales neutralizando sus cargas electrostáticas, haciendo que tiendan a unirse entre sí.
  • Floculación: Agrupación de las partículas desestabilizadas en partículas más grandes y precipitación de las mismas para facilitar la sedimentación.

Etapas de la Digestión Aerobia

  1. Entrada de materia orgánica, nutrientes y oxigenación.
  2. Microorganismos (reacciones bioquímicas).
  3. Generación de nuevas células, productos finales, nutrientes y energía.

Ventajas de las Lagunas Anaerobias Cubiertas

  • Disminución de olores e insectos.
  • Evitan la pérdida de temperatura (aumenta por el efecto invernadero).
  • Recuperación del biogás generado.
  • Evitan la influencia de factores climáticos (lluvias, viento, etc.).
  • Estabilidad del proceso (fango digerido como abono).

Principales Métodos de Desinfección del Agua

  • Agentes químicos.
  • Agentes físicos.
  • Medios mecánicos.
  • Radiación.

Contaminación Atmosférica

Contaminantes Primarios Frecuentes del Aire

Proceden directamente de la fuente de emisión y se encuentran tal y como fueron emitidos (suponen el 90%):

  • Aerosoles (partículas sedimentables y en suspensión, y humos).
  • Óxidos de azufre (SOx).
  • Monóxido de carbono (CO).
  • Óxidos de nitrógeno (NOx).
  • Hidrocarburos (HxCy).
  • Ozono (O3).
  • Dióxido de carbono (CO2).

Origen de las Dioxinas y Furanos

Son compuestos químicos complejos que contienen cloro. Se producen:

  1. En el proceso de fabricación de algunos pesticidas, conservantes, desinfectantes o componentes del papel.
  2. Cuando se queman a baja temperatura materiales como algunos productos químicos, gasolina con plomo, plástico, papel o madera.

Smog Fotoquímico

Contaminación atmosférica que se produce por la mezcla de los contaminantes de origen primario con otros secundarios que se forman por reacciones producidas por la luz solar al incidir sobre los primarios. Esta mezcla oscurece la atmósfera dejando un aire cargado de componentes dañinos para los seres vivos y materiales.

Emisión e Inmisión

  • Emisión: Lanzamiento de contaminantes que vierte un foco emisor localizado, fijo o móvil (emisión primaria) o como resultado de las reacciones fotoquímicas (emisión secundaria).
  • Inmisión: Concentración de contaminantes presentes en una atmósfera determinada, una vez transportados, difundidos y mezclados en ella (a nivel del suelo) y a la que están expuestos los seres vivos y los materiales que se encuentren bajo su influencia.

Factores que Influyen en la Difusión de Contaminantes en la Atmósfera

  • Fuente contaminante, dispersión y situación del receptor.
  • Meteorología.
  • Tipo de contaminante.
  • Situación geográfica.

Tipos de Colectores de Partículas

  • Colección inercial: Cámaras de sedimentación, cámaras de colección inercial, ciclones.
  • Filtración: Filtros de bolsas y mangas, filtros cerámicos.
  • Precipitación electrostática: Precipitadores electrostáticos.
  • Lavado: Ciclones húmedos, torres de pulverización, lavadores Venturi.

Principales Procesos para la Depuración de Gases y Vapores

  • Absorción: En torres de spray o pulverización, en torres de relleno/columnas empaquetadas, en torres de platos.
  • Adsorción: En lecho fijo, en lecho rotatorio, en lecho fluidizado.
  • Condensación: Contacto directo o indirecto.
  • Postcombustión: En antorchas, térmica con recuperación de calor, catalítica.

Diferencia entre Absorción y Adsorción

La adsorción es una operación de separación en la que ciertos componentes de una fase fluida se transfieren a la superficie de un sólido donde quedan unidos mediante fuerzas físicas (débiles) o mediante enlaces químicos. Sin embargo, en la absorción los componentes pasan de una fase a otra, incorporándose al volumen de la segunda fase (hay transferencia de materia).

Técnicas Específicas de Control de CO2

  • Secuestro en los océanos:
    • Formación de rocas calizas.
    • Inyección directa de CO2 a gran profundidad (>1000 m).
    • Deposición directa en el fondo del mar (>3000 m, donde el agua es más densa).
  • Secuestro en formaciones geológicas:
    • Inyección de CO2 en formaciones rocosas subterráneas estables: yacimientos de petróleo o gas agotados, acuíferos salinos profundos, yacimientos de carbón no explotables.
  • Secuestro en ecosistemas terrestres:
    • De forma natural: Eliminación directa en vegetales, directa en el suelo (adsorción), indirecta en el suelo (bacterias).
    • De forma sintética: Nuevos procesos, algas.

Técnicas de Control de Emisiones de un Vehículo

  • Convertidores catalíticos de 3 vías.
  • Sensor lambda.

Gestión de Residuos Sólidos

Clasificación de los Residuos Sólidos

  • Residuos sólidos urbanos.
  • Industriales: Inertes, asimilables a urbanos, tóxicos y peligrosos.
  • Forestales, agrícolas y ganaderos.
  • Radioactivos.
  • Sanitarios.

Tipos de Gestión de RSU

  • Selección en origen o separación: Papel y cartón, latas de aluminio, vidrio, envases de plástico, material orgánico.
  • Reciclaje: Papel y cartón, latas de aluminio, vidrio, envases de plástico.
  • Compostaje: Fracción orgánica.
  • Incineración: Fracción combustible.
  • Vertido controlado: Todos.

Principales Materiales Reciclables

  • Papel y cartón.
  • Vidrio.
  • Plásticos.
  • Aluminio (latas).
  • Neumáticos.
  • Materiales férreos (hierro, acero).
  • Materiales no férreos (cobre, plomo, níquel, estaño, zinc).

Impacto de los Vertederos Incontrolados

Son un riesgo para la salud pública, un foco de contaminación para el agua y el aire, y un cúmulo de incomodidades para la ciudadanía (proliferación de roedores e insectos, plásticos y papeles que pueden ocasionar daños a seres vivos, emisión de gases, líquidos lixiviados tóxicos). Su sellado y control se ha convertido en un objetivo para las instituciones, que se han propuesto su erradicación total y la recuperación de los espacios que ocupaban.

Factores que Influyen en la Localización de un Vertedero

  • Distancia municipio-vertedero.
  • Disponibilidad del terreno (>25 años).
  • Acceso al vertedero (carreteras).
  • Condiciones del suelo y topografía (terrenos impermeables o hacerlo artificialmente, suelos geológicamente estables, topografía local).
  • Condiciones climáticas (bajas precipitaciones, vientos predominantes).
  • Hidrología de aguas superficiales.
  • Condiciones geológicas e hidrológicas (aguas subterráneas, naturaleza impermeable del terreno).
  • Destino y uso final del vertedero lleno.
  • No poner un vertedero en las proximidades de un aeropuerto, terrenos aluviales, zonas húmedas, zonas inestables (fallas sísmicas).

Procesos que Tienen Lugar en un Vertedero

  • Disolución.
  • Volatilización.
  • Absorción.
  • Deshalogenación.
  • Reacciones redox.
  • Digestión aeróbica y anaeróbica.

Objetivo de la Incineración de los Residuos

  • Reducción del volumen y/o destrucción del residuo (supone ventajas ambientales, económicas, menor demanda de espacio, reducción de costes de transporte).
  • Estabilización del residuo.
  • Recuperación de energía de los residuos.
  • Desinfección de los residuos.

Condiciones de Temperatura para una Incineración Eficiente

  • La temperatura depende de: Relación aire/combustible, composición, estado del residuo y de las características del sistema de combustión.
  • La máxima se alcanza con la relación estequiométrica.
  • Valores típicos de temperatura entre 900 y 1000 ºC, pero puede variar entre 800 y 1700 ºC en algunos casos especiales.
  • Es necesario que sea lo más alta posible para asegurar la destrucción de todo el residuo.

Objetivo de la Legislación sobre Residuos Peligrosos

Su objetivo es fomentar la:

  • Reducción.
  • Reutilización (empleo del residuo para el mismo fin para el que fue diseñado).
  • Reciclado (transformación del residuo para el mismo o distinto fin).
  • Valorización (procedimiento que permite el aprovechamiento de los recursos contenidos en el recurso).
  • Eliminación (vertido o destrucción (incineración) del residuo).

Tipos de Residuos Sanitarios

  • No biocontaminados:
    • No peligrosos: Residuos biosanitarios asimilables a urbanos (yesos, materiales de un solo uso, vendas sin fluidos, etc.).
    • Peligrosos: Productos químicos empleados en actividades sanitarias asimilables a residuos industriales (termómetros, disolventes, reactivos químicos, etc.), especiales (restos anatómicos de gran entidad, residuos citostáticos, material de un solo uso en contacto con medicamentos antineoplásicos, medicamentos caducados, residuos con metales, residuos radiactivos, etc.).
  • Biocontaminados:
    • No peligrosos: Residuos biocontaminados después de tratamiento.
    • Peligrosos: Residuos biocontaminados o biopeligrosos (cualquier material procedente de enfermedades infecciosas, residuos anatómicos de poca entidad, vacunas vivas y atenuadas, agujas y todo tipo de material cortante y punzante), especiales (restos anatómicos infecciosos de gran entidad).