Tratamiento de aguas residuales: características fisicoquímicas, contaminantes y tren de tratamiento

Parte I
El agua

Comenzaremos este escrito repasando lo que es la materia prima para todos
los procesos de los que se habla en éste: el agua. Repasaremos algunas de sus
propiedades más importantes como tensión superficial, puntos de ebullición y
fusión, calor específico, entre otros, así como su estructura molecular como también
una breve definición de lo que es el agua.

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1.Agua
Es un líquido incoloro, casi inodoro e insípido, esencial para la vida animal y
vegetal y el más empleado de los disolventes. Es un compuesto muy familiar para el
ser humano y sumamente importante para la vida en la Tierra ya que éste constituye
del 70 al 90 % del peso de la mayor parte de los organismos vivos. Haciendo un
breve resumen enunciaremos algunos de los puntos por los cualeseste compuesto
es de lo más importantes en el planeta:
i.
ii.
iii.
iv.
v.

Se le puede encontrar naturalmente en cualquiera de los tres estados de
agregación de la materia (líquido, sólido y gas).
Es el medio idóneo para el desarrollo de las reacciones bioquímicas básicas
para la vida.
Como ya lo habíamos mencionado, es un componente mayoritario de los
seres vivos.
Suscaracterísticas afectan la calidad de los alimentos.
Su disponibilidad define el desarrollo de la actividad humana.

Del 100% de agua existente en el planeta aproximadamente 97.13%
pertenece a los mares y océanos, los casquetes polares y glaciares les corresponde un
2.24%, las aguas subterráneas un 0.61% y el agua superficial solo un 0.02%. Ésta
última es la que estudiaremos en este texto y la quemayoritariamente se le da
tratamiento para reducir sus niveles de contaminación, por ahora seguiremos
hablando un poco más de las propiedades del agua como compuesto para después
adentrarnos a sus principales contaminantes y tratamientos.

1.1 La molécula de agua
Está formada por dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno respondiendo a
la fórmula general H2O, aunque en realidad es una mezclaconteniendo varias
combinaciones de los isótopos existentes de sus dos elementos: 1H, 2H, 3H, 16O, 17O,
18
O. La razón con la que estos isótopos aparecen en aguas naturales es: 2H/1H =
1:69,000 y 17O/ 18O/16º = 1:5:2,500. Y el tritio (3H) aparece en el agua de lluvia y en
la nieve con una proporción de 1:1018 respecto al 1H.
El peso molecular del agua normal (1H216O2) es de 18.0154 g/mol.

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Geométricamente la molécula de agua presenta una forma triangular abierta
formando un ángulo de 104.5° entre los dos átomos de hidrógeno como se muestra
en la figura 1.1.1.

Debido a la existencia de un momento dipolar en la molécula es posible
formar puentes de hidrógeno uniendo los átomos de hidrógeno, ligeramente
positivos, con los de oxígeno, ligeramente negativos, cada moléculade agua es
capaz de unirse con otras mediante puentes de hidrógeno (dos átomos de H unidos al
átomo de O y cada átomo de H unido a un átomo de O diferente) como se muestra
en la figura 1.1.2.

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1.2 Tensión superficial
Cada molécula de agua se encuentra unida a otra en todas direcciones, sin
embargo si la molécula se encuentra en la superficie se encontrara atraída por lasmoléculas que se encuentran debajo de ella, de esta forma se da lugar a una fuerza
resultante hacia debajo de la molécula que impide que escape, aprisionándola, como
se muestra en la figura 1.2.1. Con esto la superficie actuaría como una membrana
elástica que evita el rompimiento de la superficie del líquido.
Esta fuerza entre las moléculas de la superficie y las que se encuentran debajo
de ella dalugar a lo que llamamos tensión superficial que se define como la energía
necesaria por unidad de área para expandir la superficie del líquido, la tensión
superficial del agua tiene un valor alto y este puede disminuir aumentando la
temperatura o agregando un compuesto diferente, como es el caso de los detergentes
y jabones que disminuyen la tensión superficial del agua para poder permitir...