Aguas Residuales Llamamos aguas residuales a conjunto de aguas que lleva algunos elementos, bien por causas naturales, bien provocadas de forma directa.

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1 Aguas Residuales Llamamos aguas residuales a conjunto de aguas que lleva algunos elementos, bien por causas naturales, bien provocadas de forma directa o indirecta de la actividad humana. Líquidos de desagüe de viviendas, comercios, edificios de oficinas e instituciones Líquidos efluentes de establecimientos industriales. Líquidos efluentes de instalaciones agrícolas y ganaderas. Aguas subterráneas, superficiales y de lluvia.

2 Estas aguas residuales, antes de volver a la naturaleza, deben ser depuradas. Para ello se conducen a las plantas o estaciones depuradoras, donde se realiza el tratamiento mas adecuado para devolver el agua a la naturaleza en las mejores condiciones posibles.

3 COMPOSICION DE LAS AGUAS RESIDUALES Cantidad de constituyentes físicos, químicos y biológicos presentes en las aguas residuales. La calidad del agua se determina comparando las características físicas y químicas de una muestra de agua

4 EFLUENTES INDUSTRIALES Descargas residuales derivadas de los procesos industriales, como así también los vertidos originados por distintos usos del agua industrial, como ser los provenientes de circuitos cerrados o semicerrados de la refrigeración, de producción de vapor, de recirculación de aguas de proceso, aguas de condensados, de limpieza de equipos y ustensillos, etc.

5 Efluentes domiciliarios En las ciudades se aglutinan diversas actividades comerciales e industriales, además de las viviendas, edificios públicos, escuelas, hospitales, etc..

6 La composición de los efluentes en general está constituida por: Aguas domiciliarias Aguas comerciales Aguas industriales Aguas de infiltración, percolado, lluvias Los constituyentes de los efluentes cloacales son sólidos, líquidos y gases.

7 PARAMETROS FÍSICOS SOLIDOS (ST) Sólidos Totales (SD) Sólidos Disueltos (Ss) Sólidos Sedimentarios ( erosión del suelo, infiltración y conexiones incontroladas). Se determina mediante el contenido total de sólidos, materia en suspensión, materia sedimentada, coloidal y disuelta.

8 TEMPERATURA -La temperatura óptima para el desarrollo de la actividad bacteriana es entre los 25 y los 35 ºC. -Aumenta la Tº y modifica la solubilidad. - Los procesos de digestión aerobia y de nitrificación se detienen cuando se alcanzan los 50 0C.

9 COLOR (degradación natural de la materia orgánica). La determinación debe realizarse a las 24hs posteriores a la toma de la muestra. OLOR ( indicativo de su vejez, produce H sulfurados) (propiedades organolépticas). SABOR (sales de cobre, zinc y hierro).

10 Turbiedad: medida de transmisión de la luz de un agua. PH (concentración de ion hidrógeno) valor: 7 u 8. Normalmente son alcalinos. H2O « H+ + HO - DENSIDAD : masa por unidad de volumen, expresada en kg/m3. Se emplea el peso específico del agua residual (cociente entre la densidad del agua residual y la densidad del agua).

11 CARACTERISTICAS QUÍMICOS 1) la materia orgánica 2) la medición del contenido orgánico 3) la materia inorgánica 4) los gases presentes en el agua residual

12 COMPONENTES QUÍMICOS Orgánicos COT Carbohidratos (azúcares, almidones, celulosa) -Descomponen dando lugar a proceso de fermentación que incluye la producción de alcohol y dióxido de carbono. - Degradación de la celulosa. Grasas animales y aceites -Se determina por triclorotrifluoroetano En presencia de Na (OH), se libera la glicerina y se forman sales alcalinas y ácidos grasos (jabones).

13 COMPONENTES QUÍMICOS Orgánicos COT Proteínas (presentes en todos los alimentos de origen animal o vegetal cuando éstos están crudos). -Presentan gran cantidad de Aa - alto peso molecular - alto N por grupo amino. Contaminantes prioritarios -potencial relación con procesos carcinógenos, mutaciones - alta toxicidad - Ej: monóxido y dióxido de carbono, dióxido de azufre, etc. - cobre, el plomo, la plata, el cromo, el arsénico y boro

14 COMPONENTES QUÍMICOS Orgánicos Agentes tenso activos (presentes en detergentes sistéticos) -moléculas de gran tamaño -responsables de la aparición de espumas - sustancias activas al azul de metileno Compuestos orgánicos volátiles (su punto de ebullición por debajo de los 100oC)Ej: cloruro de vinilo o cloroetileno. Usado en la fabricación de PVC. -en estado gaseoso su movilidad es mucho mayor - contribuyen al aumento de hidrocarburos reactivos en la atmósfera

15 COMPONENTES QUÍMICOS Orgánicos Pesticidas Aparecen en aguas residuales como resultado de escorrentía de parques, campos agrícolas y tierras abandonadas. Alguicidas, Antimicrobianos, Desecantes son utilizados para secar los tejidos vivos de plantas. Defoliantes hacen que las plantas pierdan sus hojas. Fungicidas, herbicidas, Insecticidas, Reguladores de crecimiento de insectos, Acaricidas, Bolas de naftalina Ovicidas son utilizados para controlar los huevecillos de insectos y ácaros. Feromonas, Reguladores de crecimiento de plantas, etc. Fenoles (alcoholes aromáticos) - Se encuentran ampliamente distribuidos en productos naturales, como los taninos.

16 Propiedades Compuestos orgánicos Compuestos inorgánicos Fuentes Pueden extraerse de materias primas que se encuentran en la naturaleza, de origen animal o vegetal, o por síntesis orgánica. El petróleo, el gas natural y el carbón son las fuentes más importantes. Se encuentran libres en la naturaleza en forma de sales, óxidos. Elementos Básicos: C, H. Ocasionales: O, N, S, y halógenos Trazas: Fe, Co, P, Ca, Zn Todos los elementos de la tabla periódica (104). Enlace predominanteCovalente, formados por pares electrónicos compartidos. Iónico formado por iones y metálico formado por átomos. Estado físicoGases, líquidos o sólidos.Son generalmente sólidos. ReaccionesLentas y rara vez cuantitativasInstantáneas y cuantitativas. VolatilidadVolátiles.No volátiles. DestilaciónFácilmente destilables.Difícilmente destilables. Puntos de fusiónBajos: 300 o CAltos: 700 o C Solubilidad en aguaNo solubles.Solubles. Solubilidad en solventes orgánicos Solubles.No solubles. Puntos de ebulliciónBajos: las fuerzas entre sí muy débiles. Altos: las fuerzas entre los iones muy fuertes. Estabilidad frente al calorMuy poco estables, la mayoría son combustibles. Son muy estables, por lo general no arden. Velocidad de reacción a temperatura ambiente Lentas.Rápidas. Velocidad de reacción a temperaturas superiores Moderadamente rápidas.Rápidas. CatalizadoresSe utilizan con frecuencia.No. Reacciones secundariasPresentes, generalmente.No. Mecanismo de reacciónIónico, por radicales y otros.Generalmente iónico. Conductividad en soluciónNo conducen la corriente eléctrica (no electrolitos).Conducen la corriente eléctrica (electrolitos). IsomeríaExhiben isomería.La isomería se limita a un reducido número de casos.

17 COMPONENTES QUÍMICOS Inorgánicos Alcalinidad de aguas residuales domesticas -provocada por la presencia de hidróxidos, carbonatos y bicarbonatos de elementos como el Ca, Mg, Na, K, NH3. Cloruros - se encuentran en el agua natural proceden de la disolución de suelos y rocas. - Las heces humanas, por ejemplo, suponen unos 6g de cloruros por persona y día. Metales pesados Ni, Mn,Pb,C, Cd, Zn, Cu, Fe y Hg. Las aguas naturales disuelven parte de las rocas y minerales con los que entran en contacto

18 COMPONENTES QUÍMICOS Inorgánicos Nitrógeno y Fosforo - esenciales para el crecimiento de protistas y plantas. -nitrógeno orgánico, amoniaco, nitrito y nitrato NH3 +H2O« HN4 + HO – - ortofosfato, el polifosfato y los fosfatos orgánicos Calcio, sodio y sulfatos Azufre -Los sulfatos se reducen químicamente a sulfuros y a sulfuros de hidrógeno (H2S) bajo la acción bacteriana en condiciones anaerobias. - corrosivo para las tuberías. Las aguas naturales disuelven parte de las rocas y minerales con los que entran en contacto

19 COMPONENTES QUÍMICOS Gases Sulfuro : x descomposición de la materia orgánica y reducción bacteriana de los sulfatos. (H 2 S – HS - - H -2 ) Gases - N2, O2, CO2 presentes en la atmosfera Metano, amoniaco e hidrogeno (descomposición anaerobia)

20 COMPONENTES BIOLÓGICOS 1) principales grupos de microorganismos 2) organismos patógenos 3) Organismos utilizados como indicadores de contaminación y su importancia 4) métodos empleados para determinar los organismos indicadores 5)métodos empleados para determinar la toxicidad

21 Clasificación de los microorganismos

22 -Formadas por un cordón de material genético ácido desoxirribonucleico (ADN) o ácido ribonucleico (RNA) con una capa de recubrimiento proteínico. - invaden las células. Ej: Se ha atribuido al agua de abastecimiento ciertos brotes de hepatitis infecciosa.

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24 Su color varia: verdes (carofitas, clorofilas), rojas, amarillas, cafés lagos eutróficos pueden reproducirse rápidamente cuando las condiciones son favorables. pueden reproducirse rápidamente cuando las condiciones son favorables.

25 Cambios biológicos Aumenta considerablemente el fitoplancton. Las algas verdeazules se desarrollan espectacularmente mientras que las de otros tipos desaparecen. Aumenta la actividad bacteriana. Los animales acuáticos enferman y mueren. Cambios físicos Los restos de plantas y animales muertos se acumulan en los fondos, frenando la circulación del agua. El agua se torna parda y maloliente. Cambia de color: rojo, verde, amarillo o pardo. Cambios químicos El oxígeno disuelto baja lo cual afecta a los organismos. Cuando el nivel baja a 2 mg/l todos los animales han muerto. Hay una significativa elevación de la demanda biológica de oxígeno (DBO). La concentración de compuestos nitrogenados, fosfatados se incrementa, así como la de otros elementos químicos.

26 Oxigeno Disuelto (OD): Parámetro de la calidad del agua. -Relacionado con la temperatura (disminuye con la Tº). - La concentración máxima es 9 mg/l cuando baja no es apta para el desarrollo de la vida. Demanda Bioquímica de Oxigeno (DBO): es la cantidad de Oxigeno necesaria para que los microorganismos aerobios puedan oxidar metabólicamente de la materia orgánica. -Lento - nos brinda información de la cantidad de materia orgánica Biodegradable presente en una muestra de agua.

27 Demanda Química de Oxigeno (DQO): -Método rápido (5dias). - Existen muchas sustancias biodegradables. - Determina el total del carbono oxidable de una muestra - se adiciona Dicromato de potasio

28 Pueden clasificarse en cuatro grandes grupos: esferoidales: cocos bastón: bacilos bastón curvado : espirilos y filamentosas Autótrofas- fotosintéticas - reacciones químicas Anaeróbicas Aeróbicas Reproducción simple

29 Bacterias: Sphaerotilus, relacionadas con el hierro y el manganeso Beggiatoa del grupo de las bacterias sulfurosas. Bacterias propias del agua: son frecuentes las de género Pseudomonas, Serratia, Flavobacterium en general dan coloración al agua Ej: rojo, amarillo anaranjado, violeta, etc. Bacterias del suelo: gran mayoría son aerobias, pertenecientes al género Bacilus y otras que tienen un papel preponderante en la oxidación de materia orgánica y sales minerales. Bacterias intestinales: los organismos mas comunes que se encuentran en el tracto intestinal son de los géneros Clostridium, Estreptococos, Salmonella, Espirilos, Bacteriófagos, Coliformes, Shigelia y también merecen citarse las. Vibrio cholerae y la Leptospira

30 Algas: contienen clorofila necesitan la luz solar para vivir y reproducirse. La mayor concentración se da en los lagos, lagunas, embalses, remansos de agua y con menor abundancia en las corrientes de agua superficiales. Las algas tienen pigmentos de colores que nos permite agruparlas en familias: Clorofíceas: son de color verde. Eudorina, Pandorina y Volvox. Existen especies unicelulares y multicelulares y en grandes concentraciones, algunas de ellas generan olores ícticos (de pescado o pasto) al agua y toma una coloración verdosa. Cianofíceas: también son mono o multicelulares, son las algas azul verdosas. olores muy desagradables y suelen desarrollarse con tal abundancia que cubre los embalses con una nata, Mas común: Anabaena. Bacilorofíceas o diatomeas: generalmente se presentan como monocelulares, son de color amarillo verdoso y a menudo dan olores aromáticos o ícticos. Géneros Asterionella, Navículo, Sybedra y Fragilaria.

31 Hongos, mohos y levaduras : Pertenecen al grupo de bacterias pero no contienen clorofila. -Todos estos organismos son heterótrofos y en consecuencia dependen de la materia orgánica para su nutrición. -Protozoarios: de todos los que pueden encontrase en el agua, el más importante por su toxicidad es la Endamoeba histolytica que produce la disentería amibiana. (Diarrea sanguinolenta) - Moluscos: caracoles que son huéspedes intermedios de los gusanos de la clase Trematoda del grupo Platelmintos. - Artrópodos: Crustácea, Insecta y Arácnida y desde el punto de vista sanitario el crustáceo del agua Cyclops que es vector del hunazo Nematelminto.

32 - Platelmintos: Equinocuccus granulosus que produce la enfermedad llamada hidatidosis. Es una enfermedad producida por un parásito, que se encuentra en el intestino de los perros y que puede ser transmitido al ser humano a través de· su materia fecal. - Helmintos: se incluyen los anélidos y los traquelmitos que comprenden los rotíferos y los Nematelmintos entre los cuales hay varias especies patógenas para el hombre: Dracunculus mendinensis, Ascaris lumbricoides, Trichuris trichiura, Enterovius vermicularis, Necator americanus y Ancylostona duodenale.

33 Animales o vegetales microscópicos que flotan libremente en el agua y reciben el nombre genérico de plancton.

34 Tratamientos Biológicos: Degradación o Transformación del material orgánico por medio de microorganismos. Aerobia- Anaerobia Tratamientos Biológicos: Degradación o Transformación del material orgánico por medio de microorganismos. Aerobia- Anaerobia

35 Descomposición orgánica Biodegradación Es el resultado de los procesos de digestión, asimilación metabolización de un compuesto orgánico llevado a cabo por bacterias, hongos, protozoos y otros organismos. Indispensable para eliminación compuestos nocivos y reciclaje de los elementos en la biosfera, permitiendo la restitución de elementos esenciales en la formación y crecimiento de los organismos (carbohidratos, lípidos, proteínas)

36 Los compuestos que no pueden ser degradados por los organismos son los compuestos no biodegradables (metales pesados, plaguicidas, compuestos del petróleo). Estos compuestos se acumulan en los tejidos de reserva de los organismos, aumentando su concentración a medida que avanzamos en la red trófica hacia eslabones superiores.

37 La descomposición puede llevarse a cabo: En presencia de oxigeno (aeróbica) En su ausencia (anaeróbica).

38 Organismo Aerobios El adjetivo "aerobio" se aplica no sólo a organismos sino también a los procesos implicados ("metabolismo aerobio") y a los ambientes donde se realizan. Un "ambiente aerobio" es aquel rico en oxígeno, a diferencia de uno anaerobio, donde el oxígeno está ausente, o uno microaerofílico, donde el oxígeno se encuentra a muy baja concentración.

39 Un buen ejemplo podría ser la oxidación de la glucosa (un monosacárido) en la respiración aeróbica. C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP

40 Organismo Anaerobio Los organismos anaerobios o anaeróbicos son los que no utilizan oxígeno (O2) en su metabolismo, más exactamente que el aceptor final de electrones es otra sustancia diferente del oxígeno. Si el aceptor de electrones es una molécula orgánica (piruvato, acetaldehido, etc.) se trata de metabolismo fermentativo; si el aceptor final es una molécula inorgánica distinta del oxígeno (sulfato, carbonato, etc.) se trata de respiración anaeróbica.

41 Tercer tipo que se desarrolla mejor en presencia de oxígeno pero pueden vivir en medios desprovistos del mismo. Anaerobias Facultativas

42 Las bacterias también pueden ser clasificadas usando la técnica de tinción de Gram, diseñada para detectar peptidoglicano. Gram positivas -Retienen el colorante de la tinción azul oscuro o púrpura. -Una de las características primarias que clasifica a una especie de bacterias como gram positivo es la ausencia de una membrana externa. - Poseen una capa gruesa de peptidoglicano y que forma algo similar a una malla de azúcares y aminoácidos, esta capa es parte de su pared celular. - Las bacterias gram positivas se clasifican por su alta resistencia a la ruptura física.

43 Gram negativas Las bacterias se clasifican como gram negativas si poseen una membrana externa y una capa delgada de peptidoglicano. Durante el proceso de tinción Gram reaccionan decolorándose para aceptar una contratinción de safranina, y se tiñen de rojo. -Poseen una baja resistencia a la ruptura física. - una baja resistencia al secado.

44 La biodiversidad de un agua natural indica la poca probabilidad de que la misma se encuentre contaminada. Del reino vegetal los microorganismos mas importantes son algas y bacterias aunque hongos, mohos y levaduras es un índice de la existencia de materia orgánica en descomposición.

45 - EJ: E. coli y Campylobacter pueden acumularse en los sedimentos y movilizarse al aumentar el caudal de agua La presencia de agentes patógenos y de microorganismos indicadores en fuentes de aguas subterráneas y superficiales depende de varios factores, como las características físicas y químicas intrínsecas de la zona de captación, y la magnitud y diversidad de las actividades humanas y fuentes animales que liberan patógenos al medio ambiente. Son parámetros importantes en la verificación de la calidad microbiológica del agua.

46 mayor rendimiento energético

47 son oxidaciones incompletas y liberan menor energía.

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49 Crecimiento microbiano El crecimiento celular se define como el aumento ordenado de todos los componentes químicos que llevan a un incremento de los constituyentes y estructuras celulares. Los nutrientes, a partir de los cuales los microorganismos sintetizan sus principales biomoléculas y obtienen su energía, están disueltos en agua, razón por la cual el crecimiento celular depende de la disponibilidad de agua.

50 1.Macro nutrientes: 2. Micronutrientes C, H, O, N (los más abundantes), P, S, K, Ca, Fe y Na Cr, Co, Cu, Mn, Mo, Ni, Se, W, V, Zn 3. Factores de crecimiento vitaminas, aminoácidos, purinas y pirimidinas

51 Fotótrofas cuando utilizan la luz como fuente de energía (algas y cianobacterias). Quimiótrofas si utilizan compuestos qcos Quimiolitótrofas que sólo requieren sustancias inorgánicas sencillas como H2 S, S, NH3, NO2 -, Fe2+, etc. (Nitrosomona, Nitrobacter, Gallionella). Quimiorganótrofas que requieren compuestos orgánicos como hidratos de carbono, hidrocarburos, lípidos, proteínas, alcoholes, etc. La mayoría de bacterias patógenas.(Enterobacter).

52 Los ambientes naturales tienen un pH entre 5 y 9, y la mayoría de los microorganismos crecen dentro de esos valores. Sin embargo, algunos pueden desarrollar a valores de pH inferiores o superiores a los indicados. De acuerdo al rango de pH en el que es posible su desarrollo, se los clasifica en tres grupos:

53 En el ambiente en el que desarrollan los microorganismos, no toda el agua está disponible. Según el rango en el que crecen: normales (Streptococcus) Osmotolerantes No necesitan presiones altas pero las toleran. ( Ej: Staphylococcus) osmófilos halófilos moderados (suelen ser bacterias marinas) Presión osmótica: Resisten grandes presiones por su pared celular y mantienen su osmolaridad superior a la del medio externo. Según su presión osmótica: En medios con gran osmolaridad No osmófilas: No soportan altas presiones.

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58 ACCIÓN DE LOS AGENTES FÍSICOS SOBRE LAS BACTERIAS 1.- Modifican la velocidad de crecimiento, provocando cambios que, a determinados valores ocasionan la muerte de microorganismos. 2, Condicionan la distribución de los microorganismos en sus ecosistemas y hábitats naturales. 3.- Permiten a los humanos controlar el crecimiento microbiano, por medio de la fijación de parámetros para: la mutagénesis, la esterilización y desinfección, la quimioterapia.

59 FECTO DE LA TEMPERATURA SOBRE EL CRECIMIENTO T mínima: por debajo de ella no hay crecimiento; Tmáxima: por encima de ella tampoco existe crecimiento; T óptima: permite la máxima tasa de crecimiento. temperatura máxima. Dicha temperatura refleja: desnaturalización e inactivación de proteínas enzimáticas esenciales; colapsamiento de la membrana citoplásmica; lisis térmica de la bacteria.

60 Según el rango de temperaturas al que pueden crecer las distintas bacterias, se pueden establecer tres tipos principales: Psicrófilas o criófilas: crecen entre -5 a 5 o C. Las psicrófilas obligadas tienen tº óptima a 15-18 o C y t0 máxima a19-22 o C. La bacteria Polaromonas vacuolata, recientemente aislada en aguas heladas de la Antártida es lo que pudiéramos llamar un psicrófilo extremo: tiene su óptimo de crecimiento en 4ºC, y es incapaz de crecer a 14ºC. Las mesófilas presentan Tº mínimas 10-15 o C, óptimas a los 25-40 o C y máximas entre 35 y 47 o C. La mayor parte de las bacterias (incluyendo las patógenas) pertenecen a esta categoría.

61 Las termófilas presentan mínimos a 25 o C, óptimos a Tº 50-75 o C y máximos entre 80 y 105 o C. Hipertermófilas que pueden llegar a presentar óptimos cercanos a los 100 o C, y que taxonómicamente pertenecen al dominio de las Archaea. Las termófilas estrictas (o estenotermófilas), con óptimos por encima de los 80ºC son de hecho incapaces de crecer a menos de 37 o C

62 Punto térmico mortal Especies 55 o CEscherichia coli 60 o CMycobacterium tuberculosis 120 o CEndosporas de especies muy resistentes de Bacillus.

63 EFECTO DE LA DESECACION SOBRE LAS BACTERIAS La desecación al aire (sin vacío) mata a las células bacterianas, pero no a las endosporas. Ejemplos: Mycobacterium tuberculosis (el bacilo tuberculoso) es muy resistente al aire (en ausencia de luz), de ahí que pueda aguantar varios meses a partir de los esputos de enfermos. En cambio, el vibrión colérico (Vibrio cholerae) muere expuesto al aire al cabo de sólo dos horas.

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71 Laguna Aeróbica: el agua en toda su superficie provista por algas y bacterias.

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74 Ecosistemas de la lagunas de estratificación Nitrógeno Atmosférico

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