Química del agua en la industria textil

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA TEXTIL

TESINA
En relación al cuadro temático

Química del agua
TEXTIL
PRESENTA

ASESORES: ING. IRENE MONROY FERIA

DICIEMBRE 2012

1

INDICE

NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL AGUA5
TIPOS DE AGUA
TIPOS DE IMPUREZAS
PARAMETROS ORGANICOS
PARAMETROS INORGANICOS
CALIDAD DEL AGUA EN LA INDUSTRIA TEXTIL
UNIDAD 2
TIPOS DE IMPUREZAS Y SU INFLUENCIA EN LOS PROCESOS TEXTILES
TURBIDEZ
COLOR
FIERRO
MANGANESO
ALCALINIDAD
DUREZA DEL AGUA
GRADOS DE DUREZA
AGENTES SECUESTRANTES
QUELATOS
POLIFOSFATOS
UNIDAD 3
TIPOS DE TRATAMIENTOS
TRATAMIENTO FISICO-QUIMICO
TRATAMIENTO BIOLOGICO Y MICROBIAL
2

ETAPAS DEL TRATAMIENTO
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
TRATAMIENTO TERCIARIO
TRATAMIENTO DE LOS FANGOS
DIGESTION ANAEROBICA
DIGESTION AEROBICA
COMPOSTA O ABONAMIENTO
DE POLIMERIZACION TERMAL
DEPOSICION DE FANGOS
IMPACTO AMBIENTAL
UNIDAD 4
INTRODUCCION
CLASIFICACION
TENSOACTIVOS ANIONICOS
TENSOACTIVOS CATIONICOS
TENSOACTIVOS NO IONICOS
TENSOACTIVOS ANFOTERICO

3

EL OBJETIVO DE ESTE TRABAJO ES PRESENTAR LA
MATERIA DE UNA FORMA CLARA Y CONSISA PARA
QUE SE PUEDA ENTENDER DE UNA MANERA MEJOR ES
DECIR QUE AL ESTUDIAR EN ESTE ARTICULO TODOS
PODAMOS COMPRENDER MEJOR ESTA MATERIA YA
QUE A DECIR VERDAD EN ESTA MATERIA SE
INTEGRAN OTRAS MATERIAS TALES COMO LO QUE ES
LA GESTION AMBIENTAL, SEGURIDAD E HIGIENE
ENTRE OTRAS MATERIAS EN LA CUAL ESTA LLEVA
UNA RELACION BILATERAL DE MANERA DIRECTA

CABE MENCIONARSE QUE MI AMBICION FUE EL DE
MENCIONAR DE MANERA CONJUNTA TODO LO QUE ES
LA UNIDAD TEMATICA

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NATURALEZA Y PROPIEDADES DEL AGUA

El agua pura no tiene olor, sabor, ni color, es decir, es
inodora, insípida e incolora. Su importancia reside en que
casi la totalidad de los procesos químicos que suceden
en la naturaleza, no solo en organismos vivos sino
también en la superficie no organizada de la tierra, así
como los que se llevan a cabo en laboratorios y en la
industria, tienen lugar entre sustancias disueltas en agua.
El agua, uno de los elementos más comunes de nuestro
planeta, es una sustancia relativamente simple pero muy
flexible. Una molécula de agua está formada por dos
átomos de hidrógeno y uno de oxígeno. Esta estructura
molecular tan simple le da al agua una serie de
propiedades químicas y físicas únicas que la sitúan en la
importante posición que ocupa para que la Tierra sea un
lugar habitable. Los elementos básicos, hidrógeno y
oxígeno, están unidos de manera que producen una
fuerza de atracción entre las moléculas de agua, lo que
se conoce como enlaces de hidrógeno. La propiedad más
conocida de este tipo de enlace es la flexibilidad, que
permite que el agua adopte tres formas muy diferentes —
sólida, líquida y gaseosa— según la temperatura y la
presión del aire a la que esté expuesta. Dentro de estas
tres formas, el agua se presenta en una abundante
variedad de maneras.

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MOLÉCULA DE AGUA.
Una molécula de agua está formada por dos átomos de
hidrógeno y uno de oxígeno. El extremo de la molécula
con los átomos de hidrógeno tiene carga eléctrica
positiva, mientras que el otro polo tiene carga negativa.
Esto provoca una atracción eléctrica entre las moléculas
conocida como enlace de hidrógeno.

Las propiedades más notables del agua son:
1. El agua es la única sustancia que podemos encontrar
en la Tierra de forma natural como gas (vapor de agua),
líquido o sólido (hielo).

2. La densidad es la medida que nos dice cómo de
compacta es una sustancia. Se define como la unidad de
masa dividida por el volumen que ocupa. Normalmente
los sólidos suelen ser la forma más densa de cualquier
sustancia, después los líquidos y después los gases.
Normalmente la densidad disminuye con el aumento de
temperatura. Sin embargo el agua pura es una excepción
6

a todo esto ya que alcanza su mayor densidad cuando se
encuentra a 4ºC. Cuando el agua se convierte en hielo los
puentes de hidrógeno le dan una estructura perfecta y
ordenada que hace que sea menos denso que el agua
líquida a bajas temperaturas y por eso el hielo flota sobre
el agua.

3. El agua tiene un calor específico muy alto, lo que
significa que se necesita mucha energía para aumentar
su temperatura. Como la superficie de la Tierra está
cubierta en un 71% por agua la energía que viene del Sol
sólo produce cambios muy pequeños en la temperatura
del planeta. El agua evita que la temperatura sea
demasiado alta o demasiado baja y permite que pueda
haber vida sobre la Tierra. El calor se almacena en el
agua durante el verano y se libera durante el invierno.
Los océanos actúan como moderadores del clima
reduciendo las diferencias de temperatura durante las
estaciones.

4. El agua también tiene un alto calor latente de
evaporación, esto significa que hace falta mucha energía
para evaporar el agua líquida.

5. Muchas sustancias se disuelven en agua fácilmente,
así se permite el transporte de oxígeno, de dióxido de
carbono, nutrientes y se hacen posibles los procesos
7

biológicos.

6. Muchas sustancias se disuelven en agua fácilmente y
son estabilizadas por los puentes de hidrógeno, así se
permite el transporte de oxígeno, de dióxido de carbono,
nutrientes y se hacen posibles los procesos biológicos.

7. Otra fuerza muy importante que refuerza la unión entre
moléculas de agua es el enlace por puente de hidrógeno

Tipos de agua

* Potables: Son las aguas que son aptas para el consumo
humano. Se consideran aptas aquellas aguas que no
tienen materias disueltas perjudiciales para la salud
( substancias en suspensión o microorganismos)
* No potables: Son aquellas aguas que no son aptas para
el consumo humano.

Dentro de las agua potables tenemos:

- Según la cantidad de minerales que tengan disueltos:

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* Duras : son las que tienen muchos minerales como el
calcio y el magnesio. Esta agua se caracteriza porque
produce muy poca espuma cuando se junta con el jabón.
Otra de las características de las aguas duras son la
cantidad de residuos que dejan en el vaso cuando el
agua se evapora o en los cacharros después de hervirla.
Estos mismos residuos se incrustan en los lavavajillas o
lavadoras y las estropean más que las aguas blandas.
Las aguas duras suelen proceden de fuentes
subterráneas en las que el agua ha tenido que atravesar
diferentes capas de minerales. La disolución y arrastre de
estos minerales es lo que le proporciona la dureza.
* Blandas: Son las que tienen muy pocos minerales.
Producen mucha espuma cuando se les mezcla con el
jabón. Las aguas de pozo o aquellas que proceden de
aguas superficiales suelen ser aguas blandas. El agua
más blanda es el agua destilada que no posee ningún
mineral. El agua destilada no es apta para el consumo
humano.

- Según la procedencia de las aguas:
* Aguas superficiales: Son las proceden de los ríos, los
lagos, los pantanos o el mar. Estas aguas, para que
resulten potables, deben someterse a un tratamiento que
elimina los elementos no deseados, tanto las partículas
en suspensión como los microorganismos patógenos.
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Estas partículas son fundamentalmente arcillas que el río
arrastra y restos de plantas o animales que flotan en ella.
A todo ello hay que sumar los vertidos que realizan las
fabricas y las poblaciones. Para eliminar las impurezas
físicas se utilizan fundamentalmente procedimientos de
decantación que las hacen precipitar al fondo. Las
bacterias son eliminadas por procedimientos químicos o
biológicos.
El aumento de la población ha obligado a reutilizar el
agua de los ríos, sobre la que se vierten gran cantidad de
contaminantes, Para ello se ha tenido que instalar
grandes plantas potabilizadoras con la finalidad de
convertir estas aguas no potables en aguas aptas para el
consumo humano. Igualmente se han tenido que instalar
en algunos lugares con pocos recursos hídricos plantas
desalinizadoras que potabilizan el agua del mar. Con todo
ello se obtiene la llamada " agua de grifo" que resulta
apta para el consumo humano, aunque la calidad y las
características de la misma resulten poco apetecibles.
( Más información sobre la contaminación del agua en el
listado superior)
* Aguas subterráneas: Son aquellas que proceden de un
manantial que surge del interior de la tierra o la que se
obtiene de los pozos. Estas aguas presentan
normalmente un grado de contaminación inferior a las
superficiales, pero, en la mayoría de los casos, deben
tener un tratamiento previo antes de ser aptas para el
consumo humana. El agua de los pozos se utiliza para el
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sumistro de aguas potables. El agua de manantial puede
suministrarse a través de la red de agua potable o
utilizarse para embotellarse.
Las aguas embotelladas, según sus características y
proceso de embotellamiento. pueden ser diversas:
* Aguas de manantial: Suelen ser aguas potables
procedentes de una fuente ( A veces de la misma red de
distribución de aguas) que ha sido sometidas a un
proceso de potabilización y filtrado especial para
hacerlas aptas para el consumo y proporcionarles mejor
sabor y eliminarles posibles olores. Muchas veces se le
suele añadir anhídrido carbónico.
* Aguas minerales: Se consideran aguas minerales
aquellas que proceden de un manantial subterráneo
protegido y, a diferencia de otro tipo de aguas, presentan
una riqueza constante de minerales no inferior a 250
partes por millón, siendo estos minerales de procedencia
natural y no añadida. El embotellamiento debe producirse
en su lugar de origen y el agua debe estar libre de
microbios patógenos sin que se le aplique ningún

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Parámetros organicos

LOS PARAMETROS ORGANICOS DEL AGUA

Materia orgánica biodegradable:
Demanda Bioquímica de Oxígeno
(DBO5)
DBO5 es la cantidad de oxígeno disuelto requerido por
los microorganismos para
la oxidación aerobia de la materia orgánica biodegradable
presente en el agua.
Se mide a los cinco días. Su valor da idea de la calidad
del agua desde el punto
de vista de la materia orgánica presente y permite prever
cuanto oxígeno será
necesario para la depuración de esas aguas e ir
comprobando cual está siendo la
eficacia del tratamiento depurador en una planta.
Materiales oxidables: Demanda
Química de Oxígeno (DQO)
Es la cantidad de oxígeno que se necesita para oxidar los
materiales contenidos

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en el agua con un oxidante químico (normalmente
dicromato potásico en medio
ácido). Se determina en tres horas y, en la mayoría de los
casos, guarda una
buena relación con la DBO por lo que es de gran utilidad
al no necesitar los cinco
días de la DBO. Sin embargo la DQO no diferencia entre
materia biodegradable y
el resto y no suministra información sobre la velocidad
de degradación en
condiciones naturales.
Nitrógeno total
Varios compuestos de nitrógeno son nutrientes
esenciales. Su presencia en las
aguas en exceso es causa de eutrofización.
El nitrógeno se presenta en muy diferentes formas
químicas en las aguas
naturales y contaminadas. En los análisis habituales se
suele determinar el NTK
(nitrógeno total Kendahl) que incluye el nitrógeno
orgánico y el amoniacal. El
contenido en nitratos y nitritos se da por separado.
Fósforo total

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El fósforo, como el nitrógenos, es nutriente esencial para
la vida. Su exceso en el
agua provoca eutrofización.
El fósforo total incluye distintos compuestos como
diversos ortofosfatos,
polifosfatos y fósforo orgánico. La determinación se hace
convirtiendo todos ellos
en ortofosfatos que son los que se determinan por
análisis químico.
Aniones:
cloruros
nitratos
nitritos
fosfatos
cianuros
fluoruros
indican salinidad
indican contaminación agrícola
indican actividad bacteriólogica
indican detergentes y fertilizantes
indican acción bacteriológica anaerobia (aguas negras,
etc.)
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indican contaminación de origen industrial
en algunos casos se añaden al agua para la prevención
de las caries, aunque es
una práctica muy discutida.
Cationes:
sodio
calcio y magnesio
amonio
metales pesados
indica salinidad
están relacionados con la dureza del agua
contaminación con fertilizantes y heces
de efectos muy nocivos; se bioacumulan en la cadena
trófica; (se estudian con
detalle en el capítulo correspondiente)
Compuestos orgánicos
Los aceites y grasas procedentes de restos de alimentos
o de procesos
industriales (automóviles, lubricantes, etc.) son difíciles
de metabolizar por las
bacterias y flotan formando películas en el agua que
dañan a los seres vivos.
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Los fenoles pueden estar en el agua como resultado de
contaminación industrial y
cuando reaccionan con el cloro que se añade como
desinfectante forman
clorofenoles que son un serio problema porque dan al
agua muy mal olor y sabor.
La contaminación con pesticidas, petróleo y otros
hidrocarburos se estudia con
detalle en los capítulos correspondientes.

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Parámetros inorgánicos

LA CONTAMINACIÓN DE LAS AGUAS
DEFINICIÓN DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA
La acción y el efecto de introducir materias, o formas de
energía, o inducir condiciones en el agua que, de modo
directo o indirecto, impliquen una alteración perjudicial
de su calidad en relación con los usos posteriores o con
su función ecológica.
TIPOS DE CONTAMINACIÓN DEL AGUA
La contaminación del agua puede estar producida por:
 Compuestos minerales: pueden ser sustancias tóxicas
como los metales pesados(plomo, mercurio, etc),
nitratos, nitritos. Otros elementos afectan a las
propiedades organolépticas (olor, color y sabor) del agua
que son el cobre, el hierro, etc. Otros producen el
desarrollo de las algas y la eutrofización (disminución de
la cantidad de O2 disuelto en el agua) como el fósforo.
 Compuestos orgánicos (fenoles, hidrocarburos,
detergentes, etc) Producen también eutrofización del
agua debido a una disminución de la concentración de
oxigeno, ya que permite el desarrollo de los seres vivos y
éstos consumen O2.
 La contaminación microbiológica se produce
principalmente por la presencia de fenoles, bacterias,
virus, protozoos, algas unicelulares
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 La contaminación térmica provoca una disminución de
la solubilidad del oxigeno en el agua
TIPOS DE AGUA EN FUNCIÓN DEL ORIGEN DE SU
CONTAMINACIÓN
1. Aguas residuales urbanas: aguas fecales, aguas de
fregado, agua de cocina. Los principales contaminantes
de éstas son la materia orgánica y microorganismos.
Estas aguas suelen vertirse a ríos o al mar tras una
pequeña depuración
2. Aguas residuales industriales: contienen casi todos los
tipos de contaminantes (minerales, orgánicas, térmicos
por las aguas de refrigeración). Estas aguas se vierten a
ríos u mares tras una depuración parcial.
3. Aguas residuales ganaderas: el tipo de contaminantes
va a ser materia orgánica y microorganismos. Pueden
contaminar pozos y aguas subterráneas cercanas.
4. Aguas residuales agrícolas: los contaminantes que
contienen son materia orgánica (fertilizantes, pesticidas).
Pueden contaminar aguas subterráneas, ríos, mares,
embalses, etc.
5. Mareas negras. La causa de éstas es el vertido de
petróleo debido a perdidas directas de hidrocarburos
(solo un 9%), siendo las fuentes de contaminación marina
por petróleo más importantes las constituidas por las
operaciones de limpieza y lastrado de las plantas
petrolíferas. Los efectos que produce son:

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- Impide la entrada de la luz que provoca la disminución
de la fotosíntesis y por tanto una disminución de la
concentración de oxigeno, y con ello la alexia de los
seres vivos.
- Efectos directos: intoxicación e impregnación de
plumas que produce la muerte de aves por frío.
El petróleo sufre una serie de procesos desde su vertido
al mar que facilitan su limpieza natural. Los
hidrocarburos más ligeros (el metano, el propano) se
evaporan. Se puede producir un depósito de petróleo en
el fondo marino. El petróleo puede sufrir una oxidación
bacteriana. Y del petróleo que queda en superficie una
parte es arrastrado a las costas y otra es absorbida por
diversos organismos.
Para limpiar artificialmente las manchas se pueden
rodear con flotadores o con sustancias gelificantes para
aislar la zona, se puede eliminar el petróleo superficial
mediante la combustión o añadiendo bacterias
descomponedoras de petróleo.
CALIDAD DEL AGUA
Para determinar la calidad de un agua es necesario
analizar los parámetros:
· Parámetros físicos:
- Características organolépticas (olor, color y sabor)
- Temperatura (la temperatura óptima es de 8-15ºC)
- Conductividad (gracias a las sales)
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- Turbidez
· Parámetros químicos: incluyen a los orgánicos, los
inorgánicos y los gases.
- Parámetros orgánicos: miden la cantidad de materia
orgánica que hay en el agua. A > cantidad de materia
orgánica en el agua < calidad del agua.
DBO (demanda bioquímica del O2): Mide el oxígeno
disuelto utilizado por los microorganismos en la
oxidación bioquímica de la materia. El periodo de
incubación tras el cual se realiza la medición suele ser de
5 días, comparándose el valor obtenido con el original
presente en la muestra. Se determina así la cantidad
aproximada de oxígeno utilizado que se requerirá para
degradar biológicamente la materia orgánica.
DQO (demanda química de oxígeno): Mide el oxígeno
disuelto requerido para oxidar la materia mediante un
agente químico. Mide la cantidad de materia orgánica
total (la biodegradable y la no biodegradable)
- Parámetros inorgánicos: los más usuales son el pH y la
concentración de sales.
- Gases: los gases presentes habitualmente en las aguas
naturales son el nitrógeno, oxígeno y dióxido de carbono,
que son gases comunes en a atmósfera, mientras que en
las aguas residuales hay sulfuro de hidrógeno, metano y
amoniaco, que procede de la descomposición de la
materia orgánica. Por otro lado, en las aguas
desinfectadas se puede encontrar cloro y ozono.
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· Parámetros microbiológicos:
Este control es exclusivo para aguas de uso humano. Se
basan en medir la presencia de microorganismos como
son bacterias coliformes que producen la contaminación
fecal y los microorganismos patógenos que producen
cólera
· Además de estos parámetros existen organismos
bioindicadores que nos pueden informar sobre la calidad
del agua. Éstos son larvas de algunos insectos,
moluscos..., que no pueden vivir en aguas contaminadas.
Medidas para combatir la contaminación de acuiferos
! Medidas preventivas:
- Protección de la zona.
- Observación periódicamente del vertedero (para evitar
fugas), hacer análisis continuos del agua del acuífero.
! Medidas correctoras:
- Subvencionar la depuración de aguas residuales
- Desalinación del agua de un acuífero contaminado.
EUTROFIZACIÓN DE LOS MEDIOS ACUÁTICOS
La eutrofización es provocada por el aumento de la
cantidad de nutrientes (nitratos y fosfatos
principalmente), aumenta así la cantidad de fitoplancton,
lo que provoca la pérdida de transparencia del agua (que
disminuye la fotosíntesis por la falta de luz) y aumenta la

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descomposición de la materia orgánica. Todo esto a su
vez, hace que disminuya la concentración de oxígeno.
Esta disminución de oxígeno va a provocar la muerte de
organismos aerobios. Si no hay oxígeno aumenta las
fermentaciones y como resultado se desprenden gases
tóxicos y malolientes como CH4, NH3, SH2, etc.
Los factores que aceleran el proceso de eutrofización
son: el vertido de detergentes, residuos alimenticios y
fertilizantes
Las medidas para prevenir la eutrofización son:
- Utilizar detergentes sin fosfatos
- Eliminar el nitrógeno y el fósforo en las EDAR (estación
depuradora de aguas residuales)
- Inyectar oxígeno en esta agua de forma artificial.
DEPURACIÓN DE LAS AGUAS
Autodepuración de las aguas
El agua presenta como una de sus propiedades más
importantes la de poder regenerar el equilibrio de sus
elementos físicos, químicos y biológicos cuando la
contaminación no es excesiva. Los contaminantes sufren
un proceso de dilución que constituye el principal
mecanismo de autodepuración de las aguas.
Por otro lado, la digestión biológica de la materia
orgánica desempeña un papel muy importante en la
autodepuración de las aguas, llevándose a cabo
fundamentalmente por bacterias.
22

Se produce también una decantación de los materiales
más pesados.
Depuración artificial del agua
Se lleva a cabo en la EDAR o en fosas sépticas.
EDAR
Pretratamiento: va pasando por las rejas y tamices para
su desbaste, con el fin de eliminar los sólidos más
gruesos. Viene seguido por un cierto ajuste de pH y
desengrasado.
Tratamiento primario: elimina materia flotante y en
suspensión, así como arena y sedimentos, mediante
desarenadores desengrasandores y mediante
decantadores. La decantación física se puede acelerar
con la adicción de coagulantes. Se neutraliza también el
pH, importante para el tratamiento siguiente.
Tratamiento secundario: consiste en el tratamiento
biológico del agua residual para la coagulación y la
eliminación de la materia orgánica mediante la formación
de flóculos microorganismos. Dichos procesos se
subdividen a su vez, dependiendo del sistema de cultivo
utilizado, en procesos con cultivo en suspensión y en
procesos con cultivo fijo.
Tratamiento terciario: elimina los contaminantes, como
minerales disueltos, metales pesados. El tratamiento
terciario incluye una serie de procesos como la ósmosis
inversa, utilizada fundamentalmente para desalinizar, la
precipitación química de nutrientes y metales pesados, la
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desinfección de microorganismos mediante ozono, cloro
o luz ultravioleta, y la centrifugación donde se separan
las partículas según su densidad debido a la fuerza
centrífuga.
FOSAS SÉPTICAS
En pequeños municipios las aguas residuales urbanas se
pueden tratar mediante una serie de procesos
alternativos a las EDAR convencionales, basados en la
digestión microbiológica aerobia y anaerobia de materia
orgánica, que tienen lugar en las fosas sépticas.
Éstas se utilizan principalmente para el tratamiento de
aguas residuales de comunidades de 200 habitantes,
viviendas individuales. En una fosa séptica de dos
cámaras, la primera sirve para sedimentación, digestión y
almacenamiento de fango, mientras que la segunda se
usa par sedimentación y almacenamiento en caso de
desbordamiento de la primera.
GESTIÓN DE LOS PRODUCTOS FINALES DE LA
DEPURACIÓN
Destino final de las aguas depuradas
El vertido de aguas residuales tratadas a cauces públicos
o zonas litorales debe someterse a tratamientos
dependiendo de las condiciones del medio receptor, de
las características del agua residual y del caudal de
caudal total a verter.
En el caso de que el vertido se realice en el mar, se
deberá hacer uso de un emisario submarino que no es
24

otra cosa que un conducto que transporta el efluente a
verter a la superficie distancia, mar adentro, y a la
suficiente profundidad como para que el efecto del
vertido, en la superficie y en la costa, sea mínimo. Como
las aguas residuales son menos densas que las del mar,
ascienden forzando la mezcla entre ambas.
La reutilización de las aguas residuales cobra cada vez
mayor importancia debido a la escasez de agua
Los requisitos higiénicos-sanitarios obligan a plantear
tratamientos terciarios. Las aguas tratadas suelen
reutilizarse para agricultura, láminas de agua, parques y
jardines, recarga de acuíferos e industrias, siendo normal
en estas últimas la reutilización en un circuito cerrado.
Destino final de los lodos de depuración
- Incineración: de esta manera se reduce al máximo el
volumen del fango, se destruyen los patógenos y
compuestos tóxicos y es posible la recuperación de
energía. Por el contrario, los costes son elevados, y las
emisiones gaseosas y cenizas producen efectos
negativos sobre el medio ambiente.
- Vertedero controlado instalado en una zona
impermeable: consiste en un depósito en tierra, en
huecos naturales o creados artificialmente, procediendo
posteriormente a la cubrición de los mismos, impidiendo
así la entrada de oxígeno, de forma que aparece una
fermentación anaerobia de la materia orgánica. Los
vertederos han de incorporar un sistema de recogida de

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lixiviados. Es conveniente que estén próximos a las
EDAR y alejados de los centros urbanos
- Reutilización de los lodos en agricultura: los lodos
contienen entre un 40 y un 80% de materia orgánica. Por
otro lado, contienen nitrógeno y fósforo. Se recomendará
la reutilización a agrícola de los fangos cuando
contengan excesivas concentraciones de metales
pesados, de sustancias ácidas o básicas, de materia
orgánica, de sustancias biocidas, de patógenos, de
nitrógeno o de fósforo.

Calidad del agua en la industria textil

La industria textil se ha caracterizado por ser una de las actividades
más contaminantes, debido a los residuos que genera y los altos
consumos de agua, energía y reactivos químicos. Los documentos
de esta sección estudian medidas tomadas y estrategias propuestas
para reducir el impacto ambiental de esta actividad.
La industria textil utiliza el agua muy intensivamente. El
agua se usa para limpiar la materia prima y para muchos
26

pasos de limpieza con agua durante toda la producción.
El agua residual producida tiene que ser limpiada de
grasas, aceites, colores y otros productos químicos, que
son usados durante las diversas etapas de la producción.
El proceso de limpieza depende del tipo de agua residual
(no todas las plantas aplican los mismos procesos de
producción) y de la cantidad de agua usada. Asimismo,
no todas las plantas utilizan los mismos procesos
químicos, especialmente empresas con un estándar
especial (ambiental) intentan limpiar el agua usada en
todos los procesos de producción. Por tanto los
conceptos de tratamiento del agua pueden diferir unos de
otros.
Es bastante difícil definir un
estándar de calidad general
para el reciclaje del agua de
la industria textil debido a
los diferentes
requerimientos de cada fibra
(seda, algodón, poliéster,
etc.), a los diferentes
procesos textiles (por
ejemplo fregado, teñido,
lavado, etc.) y a las
diferentes calidades
requeridas para la tela final.
Parece ser que la filtración
de membrana sería la opción
más adecuada comparada
27

con otras técnicas de
tratamiento de aguas
residuales debido a la
calidad constante del
efluente, que es
parcialmente o casi
completamente ablandado y
liberado de la coloración y
de los agentes tenso activos
o de superficie [1].

tipos de impurezas y su influencia en los procesos
textiles

Se introduce el tema con una descripción cualitativa de
los contaminantes
de las aguas residuales de la industria textil, y cómo los
posteriores procesos
depuración son influenciados por la naturaleza de estos
contaminantes.
Las ventajas e inconvenientes de los tratamientos
biológicos, fisico 28

químicos o una combinación de ambos , cuando se
aplican a las aguas
residuales de la industria textil, son comentados a través
de los resultados
obtenidos en los ensayos realizados en planta piloto y a
escala real sobre aguas
residuales de baja, media y alta carga procedentes de
tres industrias textil algodoneras.
Turbidez del agua

Características organolépticas, turbidez y materias en
suspensión, temperatura y conductividad. • salinidad y
dureza, ph, acidez y alcalinidad, oxígeno disuelto,
medidores de materia orgánica DBO, DQO, medidores de
materia inorgánica: cationes, aniones, metales.
•
individuales. • hongos, algas.
radiación α y β, elementos
Bacterias, virus,

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Este parámetro afecta un número importante de procesos
que definen la calidad del agua: a) La velocidad de las
reacciones químicas y bioquímicas se incrementa
considerablemente con el aumento de la temperatura. b)
La solubilidad de gases decrece y la solubilidad mineral
aumenta con la temperatura. c) Las tasas de crecimiento
y respiración de organismos acuáticos aumentan o
disminuyen con la temperatura. d) Las descargas de agua
caliente aumentan la temperatura de las aguas residuales
de las corrientes donde se vierten.
•
Afecta el paso de la luz a través del agua, cuando es de
difícil degradación pone en riesgo la vida acuática
obstruyendo su desarrollo. Algunos compuestos
utilizados en la industria textil son tóxicos para la vida en
el agua.
•
Es un indicativo de las aguas residuales domésticas.
Cuando son frescas, el color es grisáceo; a medida que
los compuestos orgánicos son desdoblados por las
bacterias y las condiciones ambientales se tornan
anaerobias, el color cambia a negro.
• El color debido a la materia en suspensión se conoce
como color "aparente". El color "verdadero" es causado
por sustancias disueltas de tipo vegetal. Muchas aguas
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residuales industriales son altamente coloreadas e
imparten color a las aguas en las que se descargan,
destacan las aguas residuales industriales provenientes
de las industrias textil, de pulpa y papel y de colorantes
orgánicos. • La remoción del color verdadero es difícil.
Color aparente y color verdadero
•
•
La determinación del color se hace por medios
colorimétricos utilizando soluciones estándar arbitrarias
a partir de cloroplatinato

Color
¿De que color es el agua? Es una pregunta que muchos
niños realizan y la respuesta que siempre reciben es "no
tiene color" o "es transparente", pero ¿es del todo
correcta esta afirmación?
El agua tiene color pero no es algo que el ojo humano
pueda apreciar en pequeñas cantidades. Para darnos
cuenta del color del agua debemos observarla en un
lugar donde halla un gran volumen de agua. Puede
31

hacerse de forma científica, pero el ojo humano en las
condiciones correctas también puede ver el color
intrínseco del agua.
El color del agua es azul, azul claro o turquesa
dependiendo de diferentes factores. Algunos sostienen
que el color del agua se debe al reflejo del cielo, en una
superficie de grandes dimensiones como el mar. ¿Pero si
el cielo se encuentra cubierto por nubes, porque vemos
el mismo color un poco mas oscuro?. La verdad es que el
reflejo de la luz contribuye con la apariencia del agua,
pero solo cuando la superficie esta quieta.
La intensidad del color causado por el reflejo se debe
(mayormente) al angulo en que se observe, que en
términos científicos se denomina angulo de incidencia.
En pocas palabras es el numero de grados de distancia
que nos separan cuando miramos al objeto en angulo
recto. A mayor ángulo, mas azul se verá el agua debido al
reflejo. Esto se debe a que la reflexibilidad del agua es
mayor cuando mayor es el angulo de incidencia.
Obviamente lo que el agua contenga jugará un papel
determinante en el color que percibimos en ella. En la
siguiente foto se muestra un estanques de sal (EEUU)
llenos de algas rosadas. Y debido a la presencia (en
cantidades enormes) de la microalga Dunaliella salina es
que apreciamos este estanque color rosa. Entonces
podemos asegurar que a menudo lo que el agua
contenga determinara el color que vemos?

32

La luz del sol contiene todos los colores del espectro. El
agua absorbe todos los colores pero algunos mas que
otros. Esto se aprecia solamente en grandes volúmenes.
La prueba de ello es tan simple como tomar una taza con
agua de mar, la veremos transparente. Si arrojamos dicha
agua nuevamente al mar se fundirá con el resto de
incontables moléculas de H2O y se tornará (a nuestros
ojos) de nuevo el color azul.
El agua no absorbe bien el color azul, esta luz es
transmitida a través del agua y es por ello que la vemos
de este color, porque no se absorbe. Este mismo
principio se aplica al cielo.
A mas profundidad mas pronunciado es el azul. Este
color puede ser observado también en la nieve y en los
glaciares.

Fierro y manganeso en el agua

FIERRO Y MANGANESO COMO CONTAMINANTES DEL
AGUA POTABLE
10.0 TRATAMIENTO PARA FIERRO Y MANGANESO
El fierro y el manganeso, al igual que la dureza, no
causan problemas de toxicidad ni tampoco causan
33

daños a la salud al nivel en que se encuentran en las
aguas de suministro convencionales, sin embargo,
cuando los niveles de concentración de estos elementos
se encuentran por arriba de cierto valor límite,
causan problemas en el uso del agua. Cuando la
concentración de fierro es mayor a 0.3 ppm y la de
manganeso mayor a 0.05 ppm, se presentan problemas
en el uso y manejo del agua.
Casi siempre, si la concentración de fierro es alta,
también lo será la concentración del manganeso, ya que
ambos metales provienen de la disolución por contacto
del agua con yacimientos minerales que contienen
estos dos elementos, que se presentan en forma conjunta
en la zona geológica de donde proviene el agua.
El problema con estos metales es que inicialmente están
disueltos, pero una vez que el agua es extraída del
pozo o del acuífero donde se encuentra, y se pone en
contacto con el oxígeno los metales se oxidan y
forman precipitados de hidróxido de fierro y de
manganeso.
Si el agua se emplea directamente, sin ningún tratamiento
previo, la precipitación de Fe y Mn ocurre en
circunstancias indeseables que hacen objetable el agua.
Por ejemplo si el agua se emplea en uso

34

doméstico, al estar en contacto con el aire y con otros
oxidantes, como por ejemplo cloro, ocurre la
precipitación y el precipitado formado se adhiere a la
superficie de partes cromadas, como pueden ser las
llaves y accesorios de cocina y de baño, dejando las
piezas cubiertas con un desagradable tinte negro
azulado.
En el agua que se emplea para lavar ropa, además del
detergente se agregan otros aditivos para mejorar la
calidad del lavado, entre los que casi siempre se
encuentra algún compuesto clorado.
El cloro que se encuentra en estos compuestos provoca
la precipitación del Fe y Mn, y el precipitado se
deposita sobre las fibras de tela de la ropa de lavado, la
cual se mancha con un tinte azul oscuro, semejante
al que queda cuando la ropa se lava junto con prendas de
mezclilla, que en las telas blancas provoca el
manchado de éstas.
Figura 1: Problemas de calidad de agua por exceso de
fierro en el agua potable
Otro problema que causa la presencia de Fe y Mn, es que
éstos son nutrientes para un tipo especial de
bacteria que crece y se desarrolla a través de un proceso
de metabolismo que implica el oxígeno, el fierro
35

y el manganeso. Estas bacterias forman grandes
conglomerados de materia orgánica, de color negrorojizo
por la presencia del hidróxido de fierro Fe(OH)3 y del
dióxido de manganeso MnO2, los cuales
Ingeniería de Tratamiento y Acondicionamiento de Aguas
Fierro y manganeso como contaminantes 10-2 del agua
potable
eventualmente se desprenden y aparecen en el agua
como partículas de lama, que además de perjudicar la
apariencia del agua a la vista, le comunican olores y
sabores sumamente desagradables.
Esta precipitación que irremediablemente se produce una
vez que el agua es puesta en contacto con el aire,
y el crecimiento de bacterias del fierro, no permiten que
el agua se emplee sin un tratamiento previo en la
industria de: elaboración de bebidas como: cerveza,
jugos, refrescos, etc.
Lavanderías y Tintorerías; Industria de Alimentos;
Industria Cerámica; Hoteles; Hospitales; Restaurantes,
etc, también conocen las desagradables consecuencias
de las aguas con altas concentraciones de fierro y
manganeso.
10.1 MÉTODOS DE CONTROL DEL FIERRO Y EL
MANGANESO
36

10.1.1 TRATAMIENTO CON FOSFATOS: Si la
concentración de fierro es menor a 0.1 ppm y la de
manganeso es igual o mayor a 0.3 ppm, puede darse un
tratamiento con fosfatos, el cual es un proceso
simple y de bajo costo.
Esto implica la adición de fosfatos preferentemente en la
forma de metafosfato de sodio. El efecto del
polifosfato es prevenir la precipitación del óxido de
manganeso por algunos días, lo cual da tiempo a que
el agua se utilice y se deseche sin causar problemas en
su tránsito por el sistema o en su empleo.
Además de fosfatos, se debe agregar cloro para prevenir
el crecimiento de las bacterias del fierro, que
proliferan si no se da un tratamiento de desinfección.
Para evaluar el tratamiento, se deben efectuar pruebas de
laboratorio, y si es posible pruebas piloto para
determinar si el tratamiento es efectivo y la dosis de
fosfato y de cloro mas adecuada para evitar la
precipitación y el crecimiento bacteriano.
10.1.2 TRATAMIENTO CON RESINAS
INTERCAMBIADORAS DE IONES: Como se mencionó en
el
capítulo relativo al tratamiento con resinas
intercambiadoras, éstas tienen preferencia por los
cationes y
37

existe un orden de selectividad. El fierro y el manganeso
son adsorbidos preferentemente sobre otros
cationes como calcio, magnesio, sodio, potasio, etc., por
lo que si el agua se hace pasar sobre un lecho de
resinas intercambiadoras de iones en ciclo sódico, el Fe
y el Mn serán removidos con una alta eficiencia
debido a su alta selectividad. Esto implica que a la salida
del filtro de resinas el agua no contiene
cantidades apreciables de Fe y Mn ya que estos iones
son removidos muy eficientemente por su posición
en la tabla de orden de selectividad.
Si el fierro está en el estado de oxidación Fe(II), la
reacción es reversible y en la etapa de
regeneración de la resina, el Fe y el Mn son desplazados
del sitio activo y aparecen con la
salmuera de regeneración que se desecha. Si el fierro
está en estado férrico ó Fe(III), el fierro se
adhiere a la superficie activa de la resina y no es posible
desprender éste ión con el tratamiento
convencional de regeneración de la resina y la resina se
inactiva, se arruina y debe reemplazarse.
Para que no ocurra esto, el fierro deberá mantenerse en
el estado ferroso o Fe(II), evitando que el
oxigeno se ponga en contacto con el agua ya que este
provoca la oxidación de Fe(II) a Fe(III).
38

Este proceso, sumamente efectivo en la remoción de Fe y
Mn, implica el riesgo de producir daños
irreversibles en la resina, la cual tiene un alto costo de
reposición, por lo que solo deberá emplearse en
circunstancias y con cuidados muy especiales.
10.1.3 OXIDACIÓN POR AIREACIÓN: Una forma de
remover fierro y manganeso es por aireación. La
aireación provoca la oxidación del Fe+2, el cual es una
forma soluble del fierro a Fe+3 el cual precipita
como hidróxido.
La oxidación del fierro es altamente dependiente del pH y
del tiempo de aireación. A mayor valor de pH y
mayor tiempo de aireación, mayor es el porcentaje de
oxidación. Si el pH es menor de 7.0 es conveniente
adicionar cal o alguna otra sustancia alcalina para
incrementar el valor a pH de 7.5-8.5.
El recipiente de reacción, donde se agrega la cal y se
suministra aire al agua, deberá tener un volumen
adecuado para que el tiempo de retención sea de 20 a 30
minutos. La aireación se produce por medio de:
inyección de aire a través de difusores, aireadores
superficiales, aireación en torres y en columnas
empacadas. También, es conveniente adicionar cloro
para evitar el desarrollo y proliferación de bacterias
39

y microorganismos.
La oxidación por aire es efectiva para el fierro pero no
para el manganeso, el cual requiere de oxidantes
mas efectivos, por lo que si el agua contiene grandes
cantidades de manganeso, la oxidación con aire no es
efectiva.
aire
Cl2
O3
KMnO4
Fe(OH)3 y MnO2
Agua
Procesada
Oxidación y aireación y precipitación de fierro y
manganeso antes del
uso del agua. El oxidante: aire, ozono o manganeso
forma precipitados de
Fe(OH)3 y MnO los cuales son removidos eficientemente
por filtración en
medios granulares.
10.1.4 OXIDACIÓN POR CLORO: El cloro sí es un
oxidante mas fuerte que el oxigeno del aire, por lo

40

que en contacto con el fierro y el manganeso, oxida éstos
a hidróxido férrico Fe(OH)3 y dióxido de
manganeso MnO2 insolubles.
Para esto, se agrega cloro o algún compuesto clorado
hasta tener un residual de 5 a 10 ppm de cloro libre.
El precipitado formado se retiene en un filtro de grava y
arena o en un filtro prensa y el agua filtrada se
trata para remover el cloro residual por la adición de
algún compuesto que reaccione con el cloro presente
como es el dióxido de azufre SO2, el bisulfito de sodio
NaHSO3, o el sulfito de sodio Na2SO3.
Entre los reductores mas empleados está el bisulfito de
sodio por su bajo precio y porque es fácil de
conseguir. Uno de los problemas de este tratamiento es
que el bisulfito de sodio también reacciona con el
oxígeno disuelto, por lo que si después de su uso el agua
se vierte a un lago o estanque, consumirá parte
del oxigeno disuelto y si hay vida acuática puede verse
afectada por la carencia de oxigeno.
Además del problema de neutralización del cloro
residual, si el agua tiene grandes cantidades de material
orgánico en suspensión hay la tendencia a la formación
de trihalometanos (THM), los cuales sí son un
riesgo potencial a la salud, por lo que si este es el caso,
no es conveniente oxidar Fe y Mn por cloración, a
41

menos que previamente se trate el agua para remover la
materia orgánica presente.
10.1.5 OXIDACIÓN POR OZONO: El ozono es un
compuesto oxidante sumamente efectivo. Su
potencial de oxidación es mayor que el del cloro, por lo
que es un agente desinfectante más poderoso.
Por estas mismas razones, el ozono puede ser empleado
para oxidar el fierro y el manganeso y así
precipitar éstos. Además de ser mas efectivo que el cloro
en la oxidación de los metales, se tiene la ventaja
de que el ozono no forma trihalometanos, lo cual sí
ocurre cuando el cloro se emplea con el mismo fin.
Como ya se sabe, el ozono debe generarse en el punto de
consumo, ya que es sumamente inestable y
corrosivo y el costo de inversión de equipos de este tipo,
es sumamente alto, y ésta es la principal
desventaja en el uso de este agente.
10.1.6 OXIDACIÓN CON PERMAGANATO: Si el
manganeso se encuentra en un estado de oxidación
Mn(VII) como es el caso del manganeso en el ión
permanganato, éste tiene un alto potencial de oxidación
y puede oxidar fierro y manganeso a óxidos insolubles.
Para llevar a efecto este proceso de oxidación, al agua se
le agrega una dosis de permanganato de potasioKMnO4
42

Alcanilidad

La alcalinidad del agua es la medida de su capacidad
para neutralizar ácidos. También se utiliza el término
capacidad de neutralización de ácidos (CNA), y
representa la suma de las bases que pueden ser
valoradas. Esta alcalinidad de las agua naturales de debe
principalmente a las sales de ácidos débiles, aunque las
bases débiles o fuertes también puede contribuir.
Los bicarbonatos son los compuestos que más
contribuyen a la alcalinidad, puesto que se forman en
cantidades considerables por la acción del CO2 sobre la
materia básica del suelo como podemos ver en la
reacción:

Otras sales como boratos, silicatos y

fosfatos también pueden contribuir.
Además de estas sales se puede considerar ácidos
orgánicos que son resistentes a la oxidación biológica
como es el caso del ácido húmico que forman sales que
se adicionan a la alcalinidad.
Las agua naturales pueden ser alcalinas por cantidades
apreciables de hidróxido y carbonatos, esto sucede
mucho en agua superficiales con algas. Estas toman el
CO2 que está en forma libre y lo combinan de tal forma
que el pH puede aumentar a 9 y 10 debido a la siguiente
reacción:
43

Causas que propician la alcanilidad

Aunque muchos compuestos pueden contribuir a la
alcalinidad del agua natural, la mayor parte es causada
por tres grandes grupos que se clasifican por sus altos
valores de pH, las otras especies son
despreciables.Estos tres grupos son:

Calculada las concentraciones de estas especies en el
agua podemos conocer el grado de alcalinidad de la
misma.
Publicado porH. Vazquez Medina y M.B. Manzano
Balseraen17:38Sin comentarios:
Etiquetas:alcalinidad,bicarbonatos,carbonatos,concentra
ciones,hidróxidos
1.3 Importancia de la alcalinidad
La alcalinidad del agua se debe entonces principalmente
a sales de ácidos débiles y bases fuertes y, estas
sustancias actúan como amortiguadoras para resistir la
caída de pH resultante a la adición de ácidos. Este
concepto se utiliza mucho en la práctica del tratamiento
44

de aguas residuales.

Internacionalmente es aceptada una alcalinidad mínima
de 20 mg de CaCO3/L para mantener la vida acuática.
Cuando tiene alcalinidades inferiores se vuelve muy
sensible a la contaminación, ya que no posee la
capacidad de oponerse a las modificaciones que generan
disminuciones de pH (Acidificación).

Se han propuesto clasificaciones de las aguas según su
capacidad amortiguadora (alcalinidad), lo que permite
manejar descriptores categóricos sencillos a ser
utilizados en el analisis de calidad de agua.

Clasificación de los cuerpos de agua según su
alcalinidad total:

En resumen podríamos decir que las concentraciones de
estas especies (hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos)
producen en el agua un efecto tampón ya que absorben
protones manteniendo el pH a un valor estable. Esto es
muy importante en los seres vivos y en determinados
medios como el flujo sanguíneo.
45

También es conveniente destacar que las agua con
alcalinidades elevadas no son necesariamente
perjudiciales para el consumo humano, como por
ejemplo las aguas carbonatas conocida también como
soda.
Balseraen17:37Sin comentarios:
Etiquetas:alcalinidad,amortiguadora,importancia
alcalinidad,mínimo aceptable
2.1 Metodología de análisis
La alcalinidad se determina por la valoración de la
muestra de agua con una solución previamente
normalizada de un ácido fuerte (en nuestro caso HCl),
mediante dos puntos sucesivos de equivalencia,
observados a través de:
-medios potenciométricos
-indicadores ácido-base adecuados (Nuestro caso)
Para muestras con pH inicial superior a 8,3 la valoración
se va a llevar a cabo en dos fases:
-1ª fase
Añadimos unas gotas de fenolftaleína a la muestra y
empezamos a valorar, cuando el pH baje a 8,3 el
indicador pasará de violeta a incoloro. Anotamos el
volumen consumido del acido.

46

-2ª fase
Después de que vire la fenolftaleína añadimos unas gotas
del indicador anaranjado de metilo y en el momento en
que el pH baje a 4,4 el indicador pasará de color naranja a
rojo (Si se observa que el indicador vira de una manera
excesivamente gradual difícil de identificar con el ojo
humano podemos calentar la muestra para aumentar la
vistosidad del cambio de color). Anotamos el volumen
consumido del acido.

Este método, es aplicable para la

determinación de la alcalinidad de carbonatos y
bicarbonatos, en aguas naturales, domésticas,
industriales y residuales. La medición de la alcalinidad,
sirve para fijar parámetros del tratamiento químico del
agua, así como ayudarnos al control de la corrosión y la
incruptación en los sistemas que utilizan agua como
materia prima o en su proceso.
Balseraen17:361 comentario:
Etiquetas:alcalinidad,fenolftaleina,metodologia
alcalinidad,valoración alcalinidad
2.2 Reacciones y cálculos
Las reacciones que se producen durante la valoración se
dividen en dos parte, establecidas por los dos puntos de
equivalencia (P.E.) presentes en la valoración.
47

Si graficamos el volumen del ácido consumido frente
al pH podemos observar con mayor claridad el proceso
de la valoración.

El primer punto de inflexión o punto de equivalencia
nos representara las concentraciones que había
presentes tanto de los hidróxidos (OH- ) como de
Carbonatos ( CO32-) en la muestra de agua y el segundo
punto nos representara las concentraciones de
bicarbonatos que había presentes en la misma (Cabe
destacar que para ello hay que restar los bicarbonatos
formados por la transformación de carbonatos a
bicarbonatos producida hasta el primer punto de
inflexión) . Aplicando la idea de que el volumen del ácido
por concentración del ácido va a ser igual al volumen de
la base por la concentración de la base (VaCa=VbCb) en
estos puntos de equivalencia podemos así obtener sus
respectivas concentraciones para hallar la alcalinidad.
Resolviendo esto nos quedarían entonces las siguientes
ecuaciones para el cálculo de la alcalinidad para los
sucesivos casos posibles:

Variables de las ecuaciones para el método de cálculo:
-a = mL de la alícuota de la solución problema.
-X= mL de la lectura de la bureta en el punto de viraje de
la fenolftaleína
48

-Z = mL de la lectura de la bureta en el punto de viraje del
anaranjado de metilo
-N = normalidad del ácido

1º caso:
Si X < ½ Z la aportación en la alcalinidad de los
hidróxidos es despreciables:
2º caso:
Si X > ½ Z la aportación en la alcalinidad de los
bicarbonatos es despreciables:

3º caso:

Si X = ½ Z la aportación en la alcalinidad de los
hidróxidos y bicarbonatos es despreciables y para el
cálculo de las carbonatos utilizamos cualesquiera de las
dos expresiones utilizadas para su cálculo en los casos
anteriores.

Finalmente para el cálculo de la alcalinidad total
sumamos las concentraciones de las especies obtenidas
que va a ser igual al volumen del ácido consumido hasta
el segundo punto de equivalencia (Z) por su normalidad
dividido entre el volumen de la muestra de agua
problema

49

.

El número 1000 que encontramos en las ecuaciones no
es más que un factor de conversión para obtener
nuestros resultados en mili moles que posteriormente es
conveniente pasar a mg de CaCO3/L que es la unidad en
la que se expresa comúnmente la alcalinidad.

Podemos ver como evoluciona las concentraciones de
estas especies con respecto al pH en el siguiente gráfico:

Dureza del agua

Dureza del agua
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En química, se denomina dureza del agua a la
concentración de compuestos minerales de cationes
polivalentes (principalmente divalentes y específicamente
los alcalinotérreos) que hay en una determinada cantidad
de agua, en particular sales de magnesio y calcio. Son
éstas las causantes de la dureza del agua y el grado de
dureza es directamente proporcional a la concentración
de sales de esos metales alcalinotérreos.
Se expresa normalmente como cantidad equivalente de
carbonato de calcio (aunque propiamente esta sal no se
encuentre en el agua) y se calcula, genéricamente, a
partir de la suma de las concentraciones de calcio y
50

magnésio existentes (miligramos) por cada litro de agua;
que puede ser expresado en concentraciones de CaCO3.
Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]. Donde:
•

[Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.

•

[Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.

Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la
masa molecular del CaCO3 y las masas atómicas
respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]).
Tipos de dureza

Agua hirviendo.
En la dureza total del agua podemos hacer una distinción
entre dureza temporal (o de carbonatos) y dureza
permanente (o de no-carbonatos) generalmente de
sulfatos y cloruros.
51

Dureza temporal
La dureza temporal se produce a partir de la disolución
de carbonatos en forma de hidrógenocarbonatos
(bicarbonatos) y puede ser eliminada al hervir el agua o
por la adición del hidróxido de calcio (Ca(OH)2).

El carbonato de calcio es menos soluble en agua caliente
que en agua fría, así que hervir (que contribuye a la
formación de carbonato) se precipitará el bicarbonato de
calcio fuera de la solución, dejando el agua menos dura.
Los carbonatos pueden precipitar cuando la
concentración de ácido carbónico disminuye, con lo que
la dureza temporal disminuye, y si el ácido carbónico
aumenta puede aumentar la solubilidad de fuentes de
carbonatos, como piedras calizas, con lo que la dureza
temporal aumenta. Todo esto está en relación con el pH
de equilibrio de la calcita y con la alcalinidad de los
carbonatos. Este proceso de disolución y precipitación
es el que provoca las formaciones de estalagmitas y
estalactitas.
Dureza permanente
Esta dureza no puede ser eliminada al hervir el agua, es
usualmente causada por la presencia de sulfatos y/o
cloruros de calcio y de magnesio en el agua, sales que
son más solubles mientras sube la temperatura hasta
cierta temperatura luego la solubilidad disminuye
conforme aumenta la temperatura.
52

Medidas de la dureza del agua
Las medidas de dureza o grado hidrotimétrico del agua
son:
mg CaCO3/l o ppm de CaCO3
Miligramos de carbonato cálcico (CaCO3) en un litro de
agua; esto es equivalente a ppm de CaCO3.
Grado alemán (Deutsche Härte, °dH)
Equivale a 17,9 mg CaCO3/l de agua.
Grado americano
Grado francés (°fH)
Grado inglés (°eH) o grado Clark
La forma más común de medida de la dureza de las
aguas es por titulación con EDTA. Este agente
complejante permite valorar conjuntament el Ca y el Mg.
Clasificación de la dureza del agua
Tipos de agua

mg/l °fH

ºdH

ºeH

Agua blanda

≤17 ≤1.7 ≤0.95 ≤1.19

Agua levemente dura

≤60 ≤6.0 ≤3.35 ≤4.20

Agua moderadamente dura ≤120 ≤12.0 ≤6.70 ≤8.39
53

Agua dura

≤180 ≤18.0 ≤10.05 ≤12.59

Agua muy dura

>180 >18.0 >10.05 >12.59

Eliminación de la dureza
Las operaciones de eliminación de dureza se denominan
ablandamiento de aguas. La dureza puede ser eliminada
utilizando el carbonato de sodio (o de potasio) y cal.
Estas sustancias causan la precipitación del Ca como
carbonato y del Mg como hidróxido. Otro proceso para la
eliminación de la dureza del agua es la descalcificación
de ésta mediante resinas de intercambio iónico. Lo más
habitual es utilizar resinas de intercambio catiónico que
intercambian los iones calcio y magnesio presentes en el
agua por iones sodio u otras que los intercambian por
iones hidrógeno.
La dureza se puede determinar fácilmente mediante
reactivos. La dureza también se puede percibir por el
sabor del agua. Es conveniente saber si el agua es agua
dura, ya que la dureza puede provocar depósitos o
incrustaciones de carbonatos en conducciones de
lavadoras, calentadores, y calderas o en las planchas.
Si ya se han formado, se pueden eliminar con algunos
productos antical existentes en el mercado, aunque un
método muy válido para conseguir disolver los
carbonatos es aplicar un ácido débil (acético, cítrico, etc.)
en los depósitos.
Problemas de salud
Algunos estudios han demostrado que hay una débil
relación inversa entre la dureza del agua y las
54

enfermedades cardiovasculares en los varones, por
encima del nivel de 170 mg de carbonato de calcio por
litro en el agua. La organización mundial de la salud ha
revisado las evidencias y concluyó que los datos eran
inadecuados para permitir una recomendación acerca de
un nivel de dureza.
Una revisión posterior por František Kožíšek, M.D., Ph.D.
Instituto nacional de la salud pública, República Checa da
una buena descripción del asunto, e inversamente a la
OMS, da algunas recomendaciones para los niveles
máximos y mínimos de calcio (40-80 mg/l) y magnesio
(20-30 mg/l) en agua potable, y de una dureza total
expresada como la suma de las concentraciones del
calcio y del magnesio de 2-4 mmol/L.

Grados de dureza

Grados de dureza
El agua es dura en aquellas regiones en cuyo subsuelo
se encuentra calcio y yeso: es blanda en las montañas
primitivas conformadas de rocas de granito, gneis y
esquisto. El agua lluvia es blanda.
La dureza del agua se mide en grados. Las sales
disueltas de calcio y de magnesio se reducen a la
cantidad equivalente de CaOUn grado alemán de dureza
significa: 1 gramo de CaO disuelto en 100 l de agua. Las
concentraciones de calcio y magnésio existentes
55

(miligramos) por cada litro de agua; puede ser expresado
en concentraciones de CaCO3.
Es decir:
Dureza (mg/l de CaCO3) = 2,50 [Ca++] + 4,16 [Mg++]
Donde:
• [Ca++]: Concentración de ion Ca++ expresado en mg/l.
• [Mg++]: Concentración de ion Mg++ expresado en mg/l.
Los coeficientes se obtienen de las proporciones entre la
masa molecular del CaCO3 y las masas moleculares
respectivas: 100/40 (para el Ca++); y 100/24 (para el [Mg++]).

Agentes secuestrantes del agua

¿Que son y que estructura tienen los agentes
secuestrantes para detergentes?
Uno de los mas usados es:
EDTA (o AEDT) es el acrónimo del ácido
etilendiaminotetraacético. Puede coordinar a metales de
transición de forma reversible. Puede coordinar por
cuatro posiciones acetato y dos amino, lo que lo
convierte en un ligando hexadentado, y el más importante
de los ligandos quelatos. Se utiliza en algunos medios de
cultivo unido al hierro, para liberar éste lentamente en el
medio, y también en algunos análisis cuantitativos.
Debido a su estructura, puede complejar completamente
un metal que tenga una estructura de coordinación
56

octaédrica. Su fórmula química es C10H16N2O8.
La Quelatación se define como la formación de complejos
solubles de iones metálicos en presencia de agentes
químicos que normalmente producirían precipitados en
soluciones acuosas. El mismo término se utiliza para
describir la solubilización en agua de precipitados de
iones metálicos. Los dos procesos son idénticos en el
sentido de que el mismo equilibrio se alcanza para el
mismo conjunto dado de componentes. Los compuestos
capaces de ligar iones metálicos de tal manera que ellos
no exhiban sus reacciones normales en presencia de
agentes precipitantes se conocen como agentes
secuestradores o secuestrantes. El término
secuestración se ha extendido en los últimos años para
incluir aquellos sistemas en los cuales el agente
secuestrante se usa para enmascarar la actividad
química o biológica de un ion metálico en reacciones
diferentes a los procesos de precipitación. Es importante
enfatizar que la reacción de secuestración es
frecuentemente parte de un proceso global en el cual se
ha encontrado deseable incrementar o inhibir una
reacción influenciada por un ion metálico, la cual tiene
lugar independientemente de la reacción de
coordinación, o para alterar la influencia de un ion
metálico sobre la estabilidad de un producto o
componente. Por ejemplo la presencia de un agente
secuestrante en una solución de un jabón de sodio en
agua dura liga los iones Calcio y Magnesio de tal manera
que la acción del detergente procede mas eficientemente.
La adición de un agente secuestrante a una solución de
57

acido ascórbico estabiliza la vitamina contra la oxidación
combinándose con las impurezas de los iones metálicos
presentes, las cuales catalizan la degradación oxidativa.
La secuestración pertenece al campo de la química de
coordinación. Para entender los mecanismos
involucrados en la ligazón de un ion metálico por un
agente secuestrante (formación de quelatos metálicos),
es necesario considerar los fundamentos de la formación
de complejos metálicos en solución. La evaluación de
este proceso esta asociada con el equilibrio iónico de
soluciones acuosas tanto de electrolitos fuertes como
débiles.
Los agentes secuestrantes disponibles comercialmente
se clasifican en general como orgánicos o inorgánicos.
Los polifosfatos condensados son los agentes
secuestrantes inorgánicos mas ampliamente usados. De
los agentes secuestrantes orgánicos, dos grupos son de
importancia económica. Ellos son los ácidos AminoPolicarboxílicos tales como el acido
Etilendiaminotetraacético (EDTA), y los ácidos hidroxicarboxílicos tales como el ácido Glucónico, el ácido
Cítrico y el ácido Tartárico. La Lignina y sus derivados, el
acido Lignosulfónico, debido a sus grupos hidroxifenólicos ha sido sugerido en solución como agente
secuestrante para Calcio y el Magnesio en sistemas que
contienen jabón. También se ha introducido una nueva
clase de agentes secuestrantes solubles en aceite u
oleosolubles.
58

ESTABILIDAD DE LOS QUELATOS
La fuerza de la ligazón entre los iones metálicos y los
ligandos ha sido objeto de extensas investigaciones. Las
propiedades de los metales tales como número atómico,
potencial de ionización, radio iónico, y orbitales-d, han
sido usadas para explicar la formación de los quelatos
metálicos. También se ha establecido experimentalmente
que el orden de estabilidad de los quelatos de los
diversos metales es aproximadamente igual para un gran
número de agentes acomplejantes y quelatantes.
Para la serie de los metales alcalinotérreos el orden de
estabilidad de los quelatos de EDTA es:
Ba<Sr<Mg<Ca
El Magnesio ocupa una posición algo variable, ya que,
con algunos agentes quelantes, forma complejos mas
estables que el calcio, aunque para los acidos
aminopolicarboxílicos, los quelatos de Calcio son
usualmente mas estables.
La estabilidad de algunos de los quelatos de los iones de
los metales bivalentes de transición sigue el siguiente
orden:
Mn< Fe< Cd< Zn< Co< Ni< Cu

59

El orden de estabilidad tiene una importante
consecuencia en el uso de los agentes secuestrantes en
sistemas donde dos o mas iones metálicos pueden estar
presentes. El equilibrio que gobierna la actividad de dos
o mas iones metálicos frente al ligando es complejo.
Factores tales como las constantes de estabilidad de los
quelatos metálicos, las concentraciones de los iones
metálicos y de los ligandos, la naturaleza y la
concentrración de los electrolitos no competitivos
presentes en la solución, el pH, la solubilidad de los
hidróxidos metálicos, y otras variables afectan la
distribución de la fracción quelatada y no quelatada de
los iones metálicos. Para muchas aplicaciones, los
ácidos amino-policarboxílicos deben ser clasificados
como reactivos no específicos. Sin embargo es posible
mediante un adecuado control de las condiciones
experimentales, confinar la acción de un agente
secuestrante a un número limitado de iones metálicos, y
en algunos casos a un ion simple.
Dos iones metálicos pueden ser separados mediante el
uso de agentes secuestrantes si el pH se ajusta al punto
donde un hidróxido metálico se precipita de la solución.
Por ejemplo en soluciones ácidas de Titanio (IV) y Hierro
(III) que contienen EDTA, la adición de Amoníaco hasta
pH 4 precipitará el Hidróxido de Titanio, dejando el Hierro
en solución como complejo EDTA.
Pfeiffer y Schmitz demostraron que las estabilidades de
los quelatos metálicos de EDTA se afectan
60

marcadamente por la presencia de otros iones metálicos
bivalentes. Asípor ejemplo, la sal disódica del quelato de
Cobre-EDTA es estable en solución alcalina, pero la
adición de iones calcio o zinc producirán un precipitado
de hidróxido de cobre. La adición de fosfato amónico u
oxalato de sodio a una solución de Zinc-Calcio-EDTA
precipitará fosfato amónico de zinc u oxalato de calcio.
La disminución de la estabilidad de los quelatos
metálicos en presencia de sales bivalentes puede ser
atribuida al efecto de estos electrolitos sobre la fuerza
iónica de la solución o por la formación de complejos
bimetálicos de EDTA.
ACIDOS AMINO POLICARBOXILICOS
La tendencia de los aminoácidos naturales a combinarse
con los iones metálicos ha sido activamente estudiada
por muchos años pero ninguno de estos compuestos
forma quelatos estables con el Magnesio o con los
metales alcalino-terreos. El descubrimiento de que el
ácido NitriloTriAcético (NTA) y el
Etilendinitrilotetraacético (EDTA), ambos con un
estructura alfa-amino, podían combinarse con el Calcio y
el Magnesio para formar complejos altamente estables en
el rango de pH de 7 a 12 enfocó la atención de muchos
investigadores a esta clase de compuestos. Las primeras
aplicaciones de estos agentes secuestrantes para
sobrepasar los efectos deletéreos de los iones metálicos
del agua dura sobre los textiles y los procesos de
lavandería llevaron a un reconocimiento limitado de su
61

utilidad comercial. Las investigaciones de Pfeiffer,
Brintzinger y otros sobre las reacciones del acido
NitriloTriacético y el EDTA con los metales contribuyeron
grandemente a la clarificación de la composición química
y de las propiedades de los quelatos metálicos aislados.
El trabajo de Schwarzenbach y colaboradores, dilucidó
los aspectos físicos y químicos de las interacciones de
los iones metálicos en solución acuosa con los ácidos
Amino-policarboxílicos. Schwarzenbach acuño el término
de "Complexones" para esta clase de compuestos. Estos
investigadores tuvieron éxito al correlacionar muchas
relaciones importantes entre la estructura de estos
compuestos y la estabilidad de sus complejos metálicos.
Los conceptos básicos desarrollados de este trabajo
condujeron al uso extensivo del EDTA en química
analítica y suplieron una mas precisa interpretación
química y dirección para las aplicaciones prácticas de los
agentes secuestrantes.
De los varios ácidos Amino-Policarboxílicos que se han
utilizado como agentes secuestrantes, el EDTA es el que
tiene las mas amplias aplicaciones.

Tipos de tratamientos de agua

En ingeniería ambiental el término tratamiento de aguas
es el conjunto de operaciones unitarias de tipo físico,
químico o biológico cuya finalidad es la eliminación o
62

reducción de la contaminación o las características no
deseables de las aguas, bien sean naturales, de
abastecimiento, de proceso o residuales —llamadas, en
el caso de las urbanas, aguas negras—. La finalidad de
estas operaciones es obtener unas aguas con las
características adecuadas al uso que se les vaya a dar,
por lo que la combinación y naturaleza exacta de los
procesos varía en función tanto de las propiedades de las
aguas de partida como de su destino final.
Debido a que las mayores exigencias en lo referente a la
calidad del agua se centran en su aplicación para el
consumo humano y animal estos se organizan con
frecuencia en tratamientos de potabilización y
tratamientos de depuración de aguas residuales, aunque
ambos comparten muchas operaciones.
Tratamiento de agua potable

Se denomina estación de tratamiento de agua potable
(ETAP2) al conjunto de estructuras en las que se trata el
agua de manera que se vuelva apta para el consumo
humano. Existen diferentes tecnologías para potabilizar
el agua, pero todas deben cumplir los mismos principios:
combinación de barreras múltiples (diferentes
etapas del proceso de potabilización) para alcanzar
bajas condiciones de riesgo,
•

•

tratamiento integrado para producir el efecto
esperado,
63

•

tratamiento por objetivo (cada etapa del tratamiento
tiene una meta específica relacionada con algún tipo
de contaminante).

Si no se cuenta con un volumen de almacenamiento de
agua potabilizada, la capacidad de la planta debe ser
mayor que la demanda máxima diaria en el periodo de
diseño. Además, una planta de tratamiento debe operar
continuamente, aún con alguno de sus componentes en
mantenimiento; por eso es necesario como mínimo dos
unidades para cada proceso de la planta.

Tratamiento de aguas residuales

Las aguas residuales pueden provenir de actividades
industriales o agrícolas y del uso doméstico. Los
tratamientos de aguas industriales son muy variados,
según el tipo de contaminación, y pueden incluir
precipitación, neutralización, oxidación química y
biológica, reducción, filtración, ósmosis, etc. En el caso
de agua urbana, los tratamientos suelen incluir la
siguiente secuencia:
•
•

pretratamiento

tratamiento primario
tratamiento secundario

•
•

tratamiento terciaro

64

Las depuradoras de aguas domésticas o urbanas se
denominan EDAR (Estaciones Depuradoras de Aguas
Residuales), y su núcleo es el tratamiento biológico o
secundario, ya que el agua residual urbana es
fundamentalmente de carácter orgánico —en la hipótesis
que se han los vertidos industriales se tratan aparte—.

Tipos de tratamiento de aguas residuales de origen
urbano
Pretratamiento. Busca acondicionar el agua residual
para facilitar los tratamientos propiamente dichos, y
preservar la instalación de erosiones y
taponamientos. Incluye equipos tales como rejas,
tamices, desarenadores y desengrasadores.

•

•

•

Tratamiento primario o tratamiento físico-químico:
busca reducir la materia suspendida por medio de la
precipitación o sedimentación, con o sin reactivos, o
por medio de diversos tipos de oxidación química —
poco utilizada en la práctica, salvo aplicaciones
especiales, por su alto costo.
Tratamiento secundario o tratamiento biológico: se
emplea de forma masiva para eliminar la
contaminación orgánica disuelta, la cual es costosa
de eliminar por tratamientos físico-químicos. Suele
aplicarse tras los anteriores. Consisten en la
oxidación aerobia de la materia orgánica —en sus
diversas variantes de fangos activados, lechos de
partículas, lagunas de oxidación y otros sistemas—
65

o su eliminación anaerobia en digestores cerrados.
Ambos sistemas producen fangos en mayor o menor
medida que, a su vez, deben ser tratados para su
reducción, acondicionamiento y destino final.
•

Tratamiento terciario, de carácter físico-químico o
biológico: desde el punto de vista conceptual no
aplica técnicas diferentes que los tratamientos
primarios o secundarios, sino que utiliza técnicas de
ambos tipos destinadas a pulir o afinar el vertido
final, mejorando alguna de sus características. Si se
emplea intensivamente pueden lograr hacer el agua
de nuevo apta para el abastecimiento de
necesidades agrícolas, industriales, e incluso para
potabilización (reciclaje de efluentes).

Tratamiento de aguas residuales por medios biológicos
Este tipo de plantas de tratamiento constan de un
biodigestor anaerobio (que como su nombre lo dice
digiere las aguas negras) y un sistema de humedales
artificiales que asemejan a la naturaleza para terminar el
proceso de limpieza del agua tal como sucede en el
medio natural por medio de plantas como carrizos o
alcatraces que son muy eficientes al depurar el agua
después del proceso de digestión biológica. La eficiencia
de este sistema para la remoción de coliformes (fase
biodigestor) en función de efecto filtro eliminando
microorganismos patógenos por exposición de
ambientes adversos, tiene una taza de 80 hasta al 90%,
66

complementándose con la segunda fase (humedales) al
100% de eliminación de bacterias patógenas.
Este sistema tiene grandes ventajas como el costo de
construcción y mantenimiento que puede llegar a ser
mucho menor que el de una planta de tratamiento
tradicional, también puede ser una atractivo visual de la
comunidad donde se encuentre y lo más importante de
todo es que el agua que se obtiene es de una gran
calidad que se puede utilizar para regar, cultivos, parques
y jardines.

Tratamiento de los fangos

Los fangos que provienen de la sedimentación primaria
se espesan antes de ser enviados al digestor. Los fangos
activos que provienen de la sedimentación secundaria se
centrifugan antes de regresar al digestor. Los fangos
espesados se descomponen en el digestor gracias a la
acción de microorganismos anaeróbicos*. Esta
descomposición desprende dióxido de carbono y
metano, que se almacena antes de ser utilizado como
carburante del generador eléctrico. Los fangos restantes
vuelven a compactarse y desecarse para ser incinerados.
* anaeróbico: un organismo anaeróbico no necesita aire
ni oxígeno para funcionar. Por ejemplo, un digestor
permite producir gas anaeróbico.

67

DISMINUCIÓN DEL VOLUMEN DE LOS FANGOS:
ESPESAMIENTO/FLOTACIÓN
La disminución del volumen que ocupan los fangos de
una E.D.A.R. es beneficiosa para los siguientes procesos
que tienen que sufrir los fangos ya que permitirá
aumentar la capacidad de los tanques y equipos
necesarios, disminuirá la cantidad de productos
químicos, y el calor necesario para los digestores.
Existen diferentes sistemas para conseguir esta
disminución de volumen:
1. Espesadores por gravedad
Con este tipo de separadores conseguimos separar la
fase sólida de la líquida. El funcionamiento es similar al
de los decantadores.
Este tipo de espesadores suelen constar de una cubeta,
por lo general cilíndrica fondo cónico. Aparece también
un puente móvil donde se sitúan dos brazos con sendas
rasquetas, movidos por un motor que acciona el eje
central. La función de estas rasquetas es la de concentrar
los sólidos y conducirlos a la parte central del fondo
cónico, y prodecer a su evacuación.
El agua entra por la parte central del aparato mediante
una campana tranquilizadora, la cual reparte el agua de
manera uniforme. Las partículas en suspensión decantan
de forma individual o formando flóculos.

68

Este tipo de espesadores suelen estar tapado para evitar
olores.
La solera del espesador debe tener una pendiente mínima del 10%. Existen otro tipo de
recomendaciones para el diseño de espesadores que se resumen en la siguiente tabla:

Carga
Tiempo
Carga
Concentración
de
de
hidráulica
fango
sólidos
retención
3
2
espesado (g/l)
2 (m /m /h)
(kg/m )
(h)
Fangos
primarios

<130

<1,40

>24

8-10

Fangos
activos

<35

<0,45

>24

2-3

Fangos mixto

<70

<0,90

>24

4-7

F. aireación
prolongada

<35

<0,45

>24

2-3

F.
estabilización
aerobia

<35

<0,45

>24

2,5-3,5

El sobrenadante de salida del espesador irá a la cabecera
de la planta de tratamiento.
2. Espesadores por flotación
En este espesador también se separa la fase sólida de la
líquida, pero a diferencia del método anterior, en los
espesadores por flotación los sólidos se concentran en la
parte superior. Los fangos en este caso ascienden a una
velocidad superior a la de sedimentación. Esto se
69

consigue mediante la introducción de aire. Estas
pequeñas burbujas de aire arrastran a las partículas
sólidas hacia arriba. Los sólidos acumulados en la
superficie del espesador son retirados mediante
procesos mecánicos.
Los criterios y recomendaciones en España para el diseño de estos espesadores se indican en la
siguiente tabla:

Carga
Tiempo
Carga
de
de
hidráulica
sólidos
retención
(m3/m2/h)
(kg/m2)
(h)
Fangos
activos

<4

<2

>=2

Fangos
mixtos

<5

<2

>=6

Este tipo de tratamiento se suele aplicar para los lodos
biológicos, mientras que para los lodos primarios no se
suele usar.
En este tratamiento hay que tener en cuenta la relación
existente entre el aire aportado y los sólidos que tiene el
fango. Por lo general esta relación suele estar entre 0,005
y 0,06 kg de aire/kg de fango.
3. Espesamiento por centrifugación
La centrifugación se usa principalmente par ala
deshidratación de los lodos, aunque también se utilizan
para concentrar los fangos. El principio en le que se
fundamenta es en la sedimentación de las partículas
70

sólidas del fango gracias a la fuerza centrífuga que se
aplica.
El fango se introduce en de forma continua,
concentrándose los sólidos en la zona periférica. El lodo
es empujado por un tornillo helicoidal hasta el extremo
de la centrífuga.
ESTABILIZACIÓN
La estabilización tiene como objetivos, el reducir los
microorganismos patógenos presentes en los fangos de
E.D.A.R., eliminar los olores desagradables y eliminar la
capacidad de putrefacción.
DIGESTIÓN AEROBIA
Consiste en la degradación biológica de la materia
orgánica presente en el agua residual gracias a la
actividad microbiológica en condiciones aerobias.
Los fangos en el reactor deben mantenerse en
concentraciones cercanas a 25 g/l y la reducción de la
materia volátil debe ser como mínimo del 40%.
El tiempo de retención hidráulico se calcula según la
fórmula:
t (días) = volumen reactor (m3)/caudal de entrada (m3/día)
Las recomendaciones para España en este sentido se
establecen unos tiempos de retención igual o mayores a
15 días para fangos mixtos a temperaturas superiores a
15 º C y para fangos activos más de 12 días.
71

La carga de sólidos volátiles por m3de digestor se
denomina carga de trabajo y según aumenta la carga de
trabajo, disminuye la reducción de sólidos volátiles. En
España se recomiendan cargas iguales o inferiores a 3 kg
de sólidos volátiles por m3 de digestor para fangos
mixtos y de 2 kg de sólidos volátiles por m3 de digestor
para fangos activos.
En este tipo de digestión hay que tener en cuenta la
cantidad de oxígeno que tenemos que suministrar al
digestor, ya que la cantidad de oxigeno consumida
determina la cantidad de sólidos volátiles destruidos. Se
estima que se necesitan 2 kg de oxígeno por kg de
materia volátil destruida más 1,8 kg de oxígeno por cada
kg de DBO5 del fango primario.
Este método permite una importante reducción de
sólidos volátiles (aunque la digestión anaerobia consigue
una reducción mayor), se consiguen reducidas
concentraciones de DBO del sobrenadante obtenido, se
minimizan los problemas de olores en el producto
digerido y se obtiene un producto de gran calidad y valor
desde el punto de vista agrícola. El inconveniente que
presenta es que es un método muy costoso.
Los factores que afectan a este proceso son:
•

Tiempo de retención: cuanto mayor sea el tiempo el
retención mayor será la reducción de los sólidos
volátiles.

Relación tiempo de retención-reducción de volátiles

72

Tiempo de
retención

•

2

3

4

6

7

Reducción
de materia 5
volátil (%)
•

1

8

10

17

24

29

33 40

Temperatura: El rendimiento en la reducción de los
sólidos volátiles disminuye con las bajas
temperaturas. Para minimizar estos efectos se puede
aumentar la cantidad de sólidos, aumentando así
también el tiempo de retención y mejorando el
rendimiento del sistema. Esto hay que tenerlo en
cuenta a a hora de diseñar la cuba para las peores
condiciones de temperatura para un rendimiento de
volátiles fijo.
Necesidades de oxígeno y de mezcla:La cantidad de
oxigeno que tenemos que suministrar se determina
en función de los sólidos volátiles destruidos. Se
estima que la transformación de la materia
carbonada a agua y amoniaco requiere 1,42 kg de
oxígeno y la nitrificación necesitado un aporte
adicional de 0,56 kg de oxígeno, resultando un total
de 2 kg de oxígeno por kg de materia volátil
destruida.
DIGESTIÓN ANAEROBIA

La digestión anaerobia es la degradación de la materia
orgánica de los fangos en condiciones de anoxia. Las
reacciones que se producen en esta degradación liberan

73

energía además de liberar al medio metano (CH4), dióxido
de carbono (CO2) y agua (H2O).
Este tipo de digestión trascurre en diferentes fases que
se describen a continuación:
1. Fase de hidrolí
En esta etapa se rompen los enlaces de las grandes
moléculas gracias a las enzimas que excretan las
bacterias hidrolíticas.
2. Fase Ácida:
En esta fase actúan bacterias facultativas que
transforman los compuestos orgánicos presentes en el
fango en ácidos orgánicos de bajo peso molecular, esto
produce al finalizar esta etapa el pH descienda.
3. Fase Acetogénica:
Esta fase la realizan las bacterias acetogénicas, las
cuales sueltan al medio acetatos y CO2.
4. Fase Metanogénica:
Etapa realizada gracias a las bacterias metanogénicas,
las cuales forman metano (CH4) y dióxido de carbono
(CO2). Estas bacterias tienen un crecimiento lento
provocando que su metabolismo sea limitante en el
proceso del tratamiento de los fangos mediante digestión
anaerobia.
Los sistemas de digestión anaerobia se clasifican en:
baja carga, alta carga, contacto anaeróbico y por
separación de gases.
74

En este proceso hay que tener en cuenta una serie de
factores tales como el pH, la temperatura (10-60ºC), la
agitación y calentamiento, la alimentación de fango y el
tiempo de retención del mismo (el tiempo de retención en
España para la digestión primaria, se recomienda que sea
igual o superior a 15 días, mientras que para el digestor
secundario debe ser igual o mayor a 5 días) y la
producción de gas
El digestor anaerobio suelen tener forma cilíndrica con la
parte superior e inferior de forma cónica. La parte
superior se denomina cúpula. Estos digestores presentan
un sistema de agitación, mezclado y rompecostras.
ESTABILIZACIÓN QUÍMICA
Oxidación con cloro
Es la oxidación química del fango mediante la aplicación
de una dosis elevada de cloro. Se realizan en reactores
cerrados y necesita un periodo de retención bastante
corto.
Estabilización con cal
Se añade cal al fango en dosis tales para mantener el pH
12 durante el tiempo suficiente como para asegurar la
eliminación o reducción de organismos patógenos
presentes en los fangos.
Este tipo de estabilización se suele usar:
- Como sistema complementario de estabilización
durante los periodos en que las instalaciones de otros
75

sistemas (como la digestión o la incineración) están fuera
de servicio.
- Como sistema complementario a los procesos de
digestión cuando hay una cantidad de fangos mayor a la
cantidad prevista en el diseño de las instalaciones.
- En plantas de pequeño tamaño donde una inversión y la
consiguiente explotación de las instalaciones de otro
sistema de estabilización no resulten rentables.
Cantidad de Ca(OH)2 necesaria para mantener el pH por encima de 12 durante 30 minutos

Concentración de
sólidos (%)

Dosis de cal,
Kg Ca(OH)2/ton
sólidos secos

Tipo de
fango

Intervalo

Valor
medio

Intervalo

Valor
medio

Primario

3-6

4,3

60-170

120

Exceso de
fango
activado

1-1,5

1,3

210-430

300

Mezcla
digerida
por vía
aerobia

6-7

6,5

140-250

190

Líquido de
fosas
sépticas

1-4,5

2,7

90-510

200

76

ACONDICIONAMIENTO
ACONDICIONAMIENTO QUÍMICO
Se utiliza para la coagulación de la materia sólida a la vez
que se libera mucha agua de los fangos.
Los productos más utilizados en el acondicionamiento
químico son los polielectrolitos, aunque también se usa
cloruro férrico, cal, sulfato de alúmina, entre otros.
ACONDICIONAMIENTO TÉRMICO
Se trata de un calentamiento de los fangos a una
temperatura de 160-210 ºC, produciéndose el cambio de
estructura de los fangos con una gran cantidad de
materia orgánica.
DESHIDRATACIÓN
La deshidratación disminuye el contenido de agua de los
fangos disminuyendo así el volumen de los lodos para el
transporte y la manejabilidad de los mismos. El destino
de los fangos determinará el grado de deshidratación y el
método utilizado para este fin.
Con la deshidratación se consigue:
•

Disminuir los costes de transporte de lo los lodos al
disminuir el volumen del fango.
•

Mejora la manejabilidad de los lodos.

77

•

La deshidratación suele ser necesaria antes de la
incineración ya que se consigue aumentar el poder
calorífico al disminuir la humedad,.

La deshidratación es necesaria si el fango se destina
a compostaje.

•

•

•

Para evitar los olores que puedan derivarse de los
lodos se realiza la deshidratación.
La deshidratación es necesaria si el lodo va a ser
evacuado a vertedero ya que evitamos la formación
de lixiviados.
ERAS DE SECADO

Las eras de secado son capas de materiales drenantes
dispuestas de forma vertical en un receptáculo. El fango
se hace pasar sobre estas capas de grava o arena
produciéndose el filtrado y la deshidratación de los lodos
por evaporación. Esta evaporación dependerá de las
condiciones climáticas de la zona, los días de exposición
de los lodos y las características del lodo.
El material drenante suele estar formado por por capas
de 10 cm de arenas sobre una capa de grava de 10-20 cm,
colocando una red de tuberías en la parte inferior para
recoger el agua que volverá a ser tratada en la E.D.A.R.
La capa de arena debe reponerse cada cierto tiempo ya
que se pierden arenas en el proceso de filtrado y
recogida de los lodos.
Este método se utiliza para poblaciones de 20.000
habitantes o inferiores. El inconveniente que presenta
78

este proceso es la gran superficie de terreno que se
requiere.
FILTRO BANDA
Es un sistema de alimentación continua de fango, donde
se realiza también un acondicionamiento químico,
generalmente con polielectrolitos.
En los filtro banda primero se produce un drenaje por
gravedad y después se hace pasar al fango por una
aplicación mecánica de presión para que se produzca la
deshidratación, gracias a la acción de una telas porosas.
Es un método barato, ya que no necesita una gran
inversión inicial, los costes de mantenimiento y
explotación son bajos y la instalación representa un bajo
consumo energético.
FILTRO PRENSA
Los filtros prensa constan de una serie de placas
rectangulares verticales dispuestas una detrás de otra
sobre un bastidor. Sobre las caras de estas placas se
colocan telas filtrantes, generalmente de tejidos
sintéticos. El espacio que queda entre dos placas, en su
parte central hueca, es el espesor que adquirirá la torta
resultante. Este espesor puede oscilar entre 15-30 mm.
La superficie de los filtros prensa puede ser de hasta 400
m2, y la superficie de las placas de 2 m2. Y suelen estar
formados por más de 100 placas.

79

El proceso de filtrado varía entre 25 horas, dependiendo
de la duración de las diferentes etapas que pasamos a
enumerar a continuación:
•

Llenado

•

Filtrado

•

Descarga

•

Limpieza

Con este proceso se consigue una estanqueidad del 3545%, según las características del lodo a tratar.
Se utiliza en depuradoras de más de 100.000 habitantes y
se necesita personal especializado y cualificado para su
mantenimiento y explotación.
CENTRIFUGADORA
La centrifugadora es un tambor cilindro-cónico de eje
horizontal que se fundamenta en la fuerza de
centrifugación para la separación de la fase sólida del
agua.
Hay dos tipos de centrifugación en la deshidratación de
los lodos. Una de ellas es la centrifugación contra
corriente, donde los sólidos y el líquido circulan en
sentido contrario dentro del cilindro. El otro tipo de
centrifugación es la equicorriente donde la fracción
sólida y la líquida discurren en el mismo sentido.
SECADO TÉRMICO

80

Con este sistema se consigue extraer el agua embebida
de los fangos gracias a la evaporación de la misma. El
secado térmico puede ser por secado directo o indirecto.
En el primer caso se utilizan gases calientes que se
ponen en contacto con el fango a deshidratar ,
obteniéndose una sequedad de hasta un 90%.
En el secado térmico indirecto el medio calefactor es una
pared secadora, similar a un intercambiador de calor,
obteniéndose sequedades menores que por el método
anterior, de un 60-70%.
Digestión aerobica
Procesos Biológicos Aerobios:
Procesos realizados por diversos grupos de
microorganismos, principalmente bacterias y
protozoos que, en presencia de oxígeno
actúan sobre la materia orgánica disuelta,
transformándola en productos finales inocuos y
materia celular.
La fórmula general del proceso de digestión
aerobia es la siguiente:
Materia Orgánica + O2 + Microorganismos +
nutrientes → CO2 + agua + Materia Orgánica
+ Microorganismos + NH4 + P
81

Los P.B.A. se dividen en dos grandes grupos:
•Proceso de fangos activados: el cultivo se
mantiene en suspensión.
•Procesos de película fija: los microorganismos
se mantienen adheridos en un material de
soporte.

Ejemplos de sistemas de digestión aerobia :
•Humedales
•Fangos Activos
•Biodiscos
•Filtrado por goteo
•Estabilización de lodos

Para que el P.F.A. se desarrolle con la
efectividad suficiente, es preciso que los
microorganismos “depuradores” actúen en una
doble vertiente:
•Estabilizando la materia orgánica
•Facilitando agruparse en unidades que se
82

denominan “flóculos” y que son susceptibles de
ser separados por decantación(lodos).

DIGESTIÓN AEROBIA DE
LODOS.ESTABILIZACIÓN DE LODOS:
Eliminación de la parte fermentable de los
lodos
En este proceso de digestión se pretende:
•Disminución de materias volátiles
•Mineralización de la materia orgánica
•Concentración de lodos

RESPIRACIÓN ENDÓGENA:
El mecanismo en el que los microorganismos
llegan a su propia auto-oxidación
C5H7O2N + 5O2 → 5CO2 + 2H2O + NH3
Oxidándose posteriormente el NH3 a NO3

ELIMINACIÓN DE SÓLIDOS:
La mayor parte de los digestores aerobios
funcionan en régimen de mezcla
83

completa,tomando como base de diseño ña
reducción de S.S.V.

OBJETIVOS DE LA
FERMENTACIÓN AEROBIA
Dar solución a la ingente cantidad de residuos
que hoy en día se generan.
Aprovechar al máximo los recursos que estos
residuos pueden aportan.

DEFINICIÓN DE RESIDUO
Materia generada en las actividades de
producción.
Sustancia u objeto del cual se desprende su
poseedor o tiene la obligación de desprenderse
en virtud de las disposiciones nacionales
vigentes.

PLAN NACIONAL DE
RESIDUOS URBANOS
Fomentar el compostaje hasta tratar la mitad
84

de la materia en el 2006 y avanzar en el
tratamiento anaerobio.

CARACTERÍSTICAS DE LOS
RESIDUOS
Físicas: Tamaño y distribución.
Químicas: Contenido de C, H, O, N, S y
Cenizas.
Biológicas: Biodegradabilidad.

PARTES DEL RESIDUO
Fracción Inerte
Fracción biodegradable
�Fácilmente biodegradable.
�Lentamente degradable.

DIGESTIÓN AEROBIA
www3.uclm.es/profesorado/giq/contenido/dis_procesos/t
ema6.pdf
85

composta o abonamiento
El Compost de Aguas Residuales es Tóxico, NO
Fertilizante Ecológico: Produce tu propio Compost
Ecológico

Un documental emitido
recientemente por “Documentos TV” titulado “Una dieta
de deshechos” (55 min., que también puedes ver en
youtube), alerta de que granjeros, ciudadanos y científicos de EE.UU., Canadá, Francia y Suiza denuncian
muertes, enfermedades y envenenamientos, ocasionados
por el compost venenoso, tóxico, procedente de las
plantas depuradoras de aguas residuales urbanas.
En el proceso de limpieza del agua que tiramos en las
ciudades (al váter, o por el lavabo), se produce un
residuo sólido con el que no se sabe qué hacer. En
muchos sitios lo están usando como si fuera fertilizante
ecológico. Pero no lo es, porque desgraciadamente en
las aguas residuales no sólo hay residuos orgánicos sino
que pueden tener productos tóxicos, como metales
pesados, que acaban en ese compost y que
contaminarán el suelo y los alimentos que se cultiven en
ese suelo.

86

Entre las denuncias de ese documental están la
corrupción en la EPA (Agencia de Protección Ambiental
del gobierno de EE.UU.), varias muertes que no quieren
investigar, o un campo en el que practicamente
desaparecieron las lombrices de tierra al usar ese
compost. Las lombrices son una buena forma de medir la
calidad de la tierra. En Suiza se consiguió prohibir el uso
de ese compost tóxico en la agricultura.
Es importante aclarar que el auténtico compost es el
mejor abono posible y procede simplemente de la
descomposición de materia orgánica. No mata las
lombrices, sino que las alimenta. Si tenemos macetas, un
jardín, o un huerto, podemos PRODUCIR COMPOST
fácilmente para usarlo como abono. La idea es muy
simple: En un lugar, que puede ser una esquina de
nuestro huerto o jardín, o hasta en un pequeño macetero,
podemos depositar básicamente restos orgánicos
vegetales: hojas secas, cáscaras de frutas y de huevo,
etc. Luego, tenemos que esperar a que se convierta en
tierra negra (lo cual puede tardar entre varias semanas y
varios meses). La humedad y el calor aceleran el
proceso, por lo que resulta útil humedecer regularmente,
y dejar lo más cerca posible de zonas de campo, para que
los insectos y bacterias puedan llegar a nuestro compost
y descomponerlo rápidamente. El proceso puede atraer
moscas y otros insectos, y producir olores
desagradables por lo que hay que elegir un sitio aireado y
suficientemente alejado de la casa (dos metros es
suficiente para cantidades no muy grandes). Se puede
hacer también compost más cerca de nuestra casa, en un
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balcón por ejemplo, pero en ese caso, lo ideal es hacer
poca cantidad y depositar los restos vegetales
lentamente, para que la descomposición sea lenta. Con
esto no sólo conseguimos un abono estupendo sino que
además, conseguimos producir menos basura en nuestra
casa.
La basura también es comida para las gallinas, como
vimos en un artículo reciente de este blog, y tal vez
alguien de nuestro entorno quiera cuidar las gallinas a
cambio de nuestra basura…
El gran Empédocles de Agrigento decía que todo estaba
compuesto por cuatro elementos: el agua, el fuego, el
aire, y la tierra. El ser humano está alterando el estado
natural de esos elementos y a eso se llama
contaminación. Contaminamos el agua con el aire (lluvia
ácida y dioxinas), y con la tierra (metales pesados,
hidrocarburos, y otros tóxicos), contaminamos la tierra
con los restos de limpiar nuestra agua ensuciada, y con
nuestro contaminado aire, contaminamos el aire con el
fuego, al quemar tanto como quemamos… quemamos la
Tierra, y la Vida. Pero también sabemos cuidar, limpiar y
proteger.
INTRODUCCION.
El tratamiento de aguas residuales es un proceso
importante para la mejora de la condiciones sanitarias de
una población referente al agua que las personas
desechan en su vida cotidiana. En la antigua Grecia el
agua utilizada se retiraba mediante sistemas de aguas
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residuales, a la vez que el agua de lluvia, los riegos
fueron los primeros en tener interés en la calidad del
agua. Ellos utilizaban embalses de aireación para la
purificación del agua. En 1806 parís empieza a funcionar
la mayor planta de tratamiento de agua. El agua
sedimenta durante 12 horas antes de su filtración. Los
filtros consistían en arena y carbón. Particularmente se
aborda la explicación del tratamiento de aguas
residuales, pensando en un punto en el cual las personas
no le dan el valor significativo a este procedimiento, el
cual atiende a muchas expectativas ambientales,
conduce a la renovación de los diferentes tipos de aguas
residuales que conocemos. Las diferentes etapas del
tratamiento nos dan una idea de la manera en que el agua
residual es trasformada en agua con gran cantidad de
pureza para volver a ser utilizada en las múltiples
aplicaciones que tiene. Todos los procesos de desarrollo
conllevan a implicaciones sobre el ambiente y sobre los
recursos naturales de los cuales depende o a los cuales
afecta de una u otra forma. La alta demanda hídrica
requerida por el crecimiento de las poblaciones urbanas
y la contaminación de los cuerpos de agua han llevado a
los investigadores a buscar alternativas de
abastecimiento de este recurso, además de la
conservación de las fuentes de agua existentes. Las
aguas residuales por razones de seguridad pública y por
consideraciones de recreación económica y estética, no
pueden desecharse vertiéndolas sin tratamiento en lagos
o corrientes convencionales. El tratamiento da como

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resultado la eliminación de microorganismos patógenos,
evitando así que estos
microorganismos lleguen a ríos o a otras fuentes de
abastecimiento. Específicamente el tratamiento biológico
de las aguas residuales es considerado un tratamiento
secundario ya que este está ligado íntimamente a
procesos microbiológicos.
La utilización de agua residual tratada permite solventar
los requerimientos de agua potable en las actividades
agrícolas aprovechando los nutrientes que posee para el
desarrollo, crecimiento y producción, y además disminuir
los costos referidos a la adquisición de fertilizantes. En
segunda instancia, permite la conservación de las
fuentes de abastecimiento al no ser necesaria la
disposición en estos cuerpos de agua. Las normas de
calidad de las aguas están corrientemente basadas en
uno o dos
criterios: calidades de las aguas superficiales o normas
de limitación de vertidos. Las normas de calidad de
aguas superficiales incluyen el establecimiento de
calidad de agua de los receptores, aguas abajo del punto
de descarga, mientras que las normas de limitación de
vertidos establecen la calidad de las aguas residuales en
su punto de vertido mismo. Una de las desventajas de las
normas de limitación de vertidos es que no establece
controles sobre el total de cargas contaminantes vertidas
en los receptores. Una gran industria, por ejemplo,
aunque lleve a cabo el mismo
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tratamiento que una pequeña, puede causar mucha
mayor contaminación del
receptor. Sin embargo, las normas de limitación de
vertidos son mucho mas fáciles de controlar que los de
calidad de causes receptores que requieren un análisis
detallado de dichos causes. Los defensores de las
normas de limitación de vertidos argumentan que una
gran industria, debido a su gran aportación económica a
la comunidad, debe permitírsele una mayor utilización de
la capacidad de asimilación del medio receptor.

JUSTIFICACION
En todo el mundo, mas de mil millones de personas no
tienen acceso al agua
potable, para este siglo se estima que un 80% de los
habitantes urbanos de la tierra puede que nos dispongan
de suministros adecuados de agua potable. Solo una
pequeña cantidad del agua dulce de nuestro planeta
(aproximadamente 0.008%) está actualmente disponible
para el consumo urbano. Un 70% de la misma se
destina a la agricultura, un 23% a la industria y solo un
8% al uso domestico.
Al mismo tiempo, la demanda de agua potable está
aumentando rápidamente, se espera que el consumo
agrícola de agua aumente un 17% y el industrial un 60%
en los próximos años. A medida que el agua potable es
más escasa, hay mayores posibilidades de que se
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convierta en una fuente de conflictos regionales, como ya
está sucediendo en el oriente. El suministro de agua
potable está disminuyendo debido a las fuertes sequías
que la mitad de las naciones del mundo experimentan
regularmente. Como consecuencia, la población, en
constante aumento, extrae agua de los acuíferos a un
ritmo mayor del tiempo que tarda en reponerse por
medios naturales, incluso en países templados como
Estados Unidos. En algunas ciudades costeras, como en
Yakarta, Indonesia, o Lima, Perú, el agua del mar se
introduce en el interior de los acuíferos para llenar el
vacío, contaminando el agua potable restante. Muchos
acuíferos subterráneos sufren contaminación procedente
de productos químicos agrícolas y los procedimientos de
limpieza son costosos.
La agricultura de regadío, beneficiosa para muchos
países que de otro modo no podrían obtener suficientes
cosechas de alimentos, también puede contaminar el
suministro de agua si se utiliza en exceso. Al acumularse
sales del suelo en las aguas superficiales, éstas resultan
inservibles para futuros usos agrícolas o
domésticos. En nuestro particular caso la justificación es
el beneficio al medio ambiente aplicando el rehúso del
agua evitando así el deterioro y la sobreexplotación de
los mantos acuíferos.
Agua tratada (agua para uso humano, no para su
consumo).

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