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Los sólidos en el agua; maneje sus sólidos y mejore su efluente

15/01/2016

Los sólidos en el agua; maneje sus sólidos y mejore su efluente

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Autor: Microlab Industrial

Blog: www.microlabindustrial.com

 
Suspendidos, fijos, sedimentables, totales y en varias combinaciones... En materia legal y publicaciones del agua encontrará la palabra sólidos mencionada muchas veces. Es conveniente entender a lo que se refiere cada término para llegar a extrapolaciones sin fundamento o evitar subestimar ciertos efectos.



Aquello en estado sólido

 
En sentido general y para términos de este artículo, denominamos “sólido” a toda aquella materia que se encuentra en el agua y que es sólida cuando se encuentra fuera de ella; por ejemplo, basura que se ha sedimentado en el fondo de un estanque o lago, partículas finas de tierra u otras sustancias que se encuentran en suspensión; el azúcar o la sal disueltas que no se ven ni se sienten también se consideran sólidos, puesto que lo serían si es que estuvieran en estado puro.
 
A pesar de esto, el término sólido sigue siendo demasiado vago como para fines legislativos o de ingeniería: no denomina a ninguna sustancia en particular y tampoco especifica cantidades definidas: alguien con pretensiones sofistas podría preguntar: ¿una grasa que se derrite a temperaturas ambientales es o no un sólido? Si quiero cuantificar los sólidos separándolos con un tamiz, ¿qué hay de aquellas partículas finas o material disuelto que no queda retenido? ¿Qué es peor, un sólido denso como un metal o uno voluminoso como el hule espuma?
 
Para poder llegar a una definición concreta de sólidos, habrá que convenir en especificaciones y cifras arbitrarias de común acuerdo entre todas las partes, y los métodos para medirlos. A continuación repasaremos los tipos de sólidos manejados usualmente y sus consecuencias para quienes generan y tratan agua residual.

 


Basura arriba y abajo


La basura desechada al ambiente existe en formas físicas y composición química enormemente diversa (restos de comida, envolturas, papel, vidrio, etc), los métodos de medición son muy generales y de aplicación sencilla.

Para la basura que flota, podemos tomar como referencia el método de materia flotante de la norma mexicana NMX-AA-035-2010. Este método requiere tomar una porción de agua y pasar el sobrenadante por una malla de 0,3 mm. Cualquier cosa que no pueda atravesar la malla se reporta como materia flotante presente. Una partícula de comida, un pedazo de papel, un fragmento de plástico, lo que sea. Si quiere que su descarga supere esta prueba, tendrá que retener o evitar desechar cualquier pieza sólida grande en absoluto.

Para la basura que sedimenta, el proceso a seguir consiste en verter el agua en un cono de sedimentación graduado y esperar 1 hora. El volumen ocupado por la materia sólida se reporta como sólidos sedimentables en mL de sólidos por litro de agua. Naturalmente, las formas irregulares de los sólidos pueden afectar el volumen que ocupan en el cono, por lo que los desechos grandes y voluminosos son doblemente preocupantes para quien los genera.

 


Los sólidos gravimétricos


Los demás sólidos están establecidos como parámetros de control en varios ramos industriales y sus métodos de determinación son más rigurosos. Todos ellos se determinan gravimétricamente por lo que su resultado se expresa en masa de sólidos por volumen de agua. Como todos ellos involucran ciclos de secado por varias horas hasta garantizar un peso constante, su tiempo de análisis es de 1 a 2 días para métodos acreditados. En algunos casos pueden relajarse un poco los criterios de peso constante cuando se usan con fines de control para emprender acciones en un lapso menor de tiempo.

Para cuantificar los sólidos denominados como totales el método para separar el agua consiste en calentar la muestra hasta 103 - 105 ºC hasta evaporación completa. Inevitablemente se perderán algunas sustancias volátiles y otras que no evaporan como los aceites pesados quedarán registradas aquí.

Es necesario hacer una distinción entre aquellas sustancias como la sal de mesa o el azúcar que se encuentran verdaderamente disueltas en el agua y otras como arcillas finas o polvo que están como partículas sólidas discretas flotando en el agua. Para poderlas separar se usa un filtro que deje pasar las sustancias disueltas que existen en forma de átomos o moléculas sueltas de aquellas sustancias que existen en estado sólido: desgraciadamente, es necesario designar un punto arbitrario porque, en primer lugar, existe un punto donde un filtro o membrana es tan fino y caro que la medición se hace complicada y costosa y además el espectro entre disuelto y suspendido tiene la zona difusa donde la distinción no es tan clara. El tamaño de poro se encuentra claramente definido en el método de medición y para los sólidos que se evalúan en la norma NOM- , este tamaño es de 2 micras.

Diagrama de sólidos gravimétricos, de éstos sólidos los suspendidos totales (SST), los disueltos totales (SDT)
y los suspendidos volátiles (SSV) son los más relevantes, pero se analizan todos para realizar el balance

 

 

Sólidos suspendidos, resultados en suspenso


Por su propia naturaleza, los sólidos suspendidos son de composición altamente heterogénea. Tomar muestras de  agua con un gran contenido de ellos es una manera segura de obtener resultados irregulares capaces de producir quebraderos de cabeza a todo aquel que quiera obtener deducir algo concluyente a partir de ellos. Incluso en el punto de muestreo, la dispersión de los sólidos suspendidos puede ser irregular y variar entre las zonas más turbulentas y las muertas, y variar según la profundidad a la que se sumerge el recipiente de muestreo. Las partículas pesadas pueden ser difíciles de mantener suspendidas y distribuidas equitativamente al envasar los recipientes y, en el laboratorio, cuando el analista toma una alícuota con la pipeta, el resultado puede verse influido por la cantidad trivial de granos que se aspiran con la pipeta o se vierten en la probeta.
 
El efecto de los sólidos suspendidos no para allí: como su naturaleza es variada, pueden convertirse en la aportación mayoritaria de ciertos parámetos a medir en la muestra: un fragmento de comida o materia fecal que termine en la muestra puede elevar la Demanda Bioquímica de Oxígeno por las nubes, una partícula de óxido hará sentir su presencia en el renglón del fierro del informe de resultados y quizá también en otras especies químicas con tendencia a adsorberse en el óxido como el arsénico. Sobra decir que no querrá tener residuos como partículas de hollín o aceite industrial quemado mezclados con el agua residual que genere.
 
Los sólidos suspendidos son los principales responsables de la turbiedad en el agua, por lo que se ofrecen en el mercado sensores de turbiedad como monitores de sólidos suspendidos en tiempo real. Tenga en cuenta que la relación no es lineal, por lo que en cuanto a conformidad con las normas el método gravimétrico tiene la última palabra.



Invisibles, pero presentes


Una vez fuera las partículas en suspensión, los sólidos disueltos son un grupo más homogéneo y clasificable: en la mayoría de las aguas naturales y las aguas residuales que se originan de ellas, los sólidos disueltos son en su mayoría sales inorgánicas y de estas, las mayoritarias son sales como los cloruros, sulfatos, sodio y calcio.
 
Las sales existen como iones cargados eléctricamente y por ello su presencia aumenta la conductividad eléctrica de la muestra. La conductividad eléctrica es un parámetro fácil y rápido de medir en el agua, así que comúnmente se mide para estimar la cantidad de sólidos disueltos en el agua. Hace falta considerar que la relación entre conductividad y sólidos disueltos no es lineal respecto a la concentración, por lo que cuando se estiman los sólidos disueltos por medio conductividad eléctrica implícitamente se recurre a correlaciones empíricas y, para fines estrictos normativos, la medición de conductividad no puede reemplazar a la determinación gravimétrica.

Las sustancias orgánicas solubles como los azúcares y los colorantes no existen como iones cargados y no incrementan la conductividad; por lo que no son medidos por ella.



Sólidos que arden y se esfuman


La otra gran distinción de los sólidos gravimétricos es entre volátiles y fijos. Aunque el término “volátiles” ya es una tradición, no aplica como lo haría para un perfume; en su lugar, combustibles, calcinables o termolábiles son términos más descriptivos. De los sólidos totales que quedan cuando se seca la muestra a 104 ºC, los sólidos volátiles son aquellos que se pierden cuando se calientan esta vez hasta 550 ºC. Como la materia orgánica entra en combustión con el oxígeno y se pierde como dióxido de carbono comúnmente se hacen intercambiables los términos sólidos orgánicos con sólidos volátiles, aunque puede haber otras sustancias inorgánicas que se pierdan. Los sólidos que quedan tras calcinar se denominan sólidos fijos y tradicionalmente se asocian a las sales inorgánicas restantes (algunas como los carbonatos se pierden en la calcinación).
 
Los sólidos suspendidos volátiles han encontrado una aplicación rutinaria en el control de reactores de lodos activados en las plantas de tratamiento. Los lodos activados están constituidos por bacterias y polisacáridos que son filtrables y calcinables, por lo que la determinación de sólidos suspendidos volátiles estima la concentración de lodos activados en el tanque reactor y sirve como parámetro para controlar su desecho y recirculación. En los biosólidos generados y dispuestos para mejoración de suelo y usos agrícolas, se determinan los sólidos volátiles para estimar su grado de estabilización.



Que los sólidos no le quiten el sueño


En caso de duda, empiece por reducir el contenido de sólidos.
 
¿Quiere tener resultados que frecuentemente excedan las normas de descarga, sean difíciles de interpretar y tengan un comportamiento aparentemente errático y aleatorio? Nada más fácil que procurar un nivel alto de sólidos suspendidos en la descarga. El agua en sí podría tener calidad cercana a la potable pero, si en algún punto se mezcla con sólidos y no se separan, éstos se encargarán de que el agua parezca residual sin tratar en el informe de análisis, puesto que muchos métodos normados usan técnicas de digestión para integrarlos con el agua y cuantificar su contenido de contaminantes.
 

Evite mezclar con el agua los sólidos que se generan fuera de ella

Es un punto clásico de las campañas de buen uso del agua el no tirar basura a las alcantarillas o por el retrete; la idea general es aplicable a procesos industriales. Puede resultar tentador quitarse de encima sólidos molestos como hollín, arena o suciedad arrastrándolos con el agua de lavado y conduciendo ésta a la descarga general, pero a la larga redundará en esfuerzos y gastos mayores. Como en muchos otros casos, el agua es fácil de ensuciar con sólidos y difícil de limpiar de ellos; si su proceso involucra operaciones que agregán sólidos al agua, considere un proceso de separación alterno antes de que se mezclen con el resto de las corrientes.


Controle la precipitación, o conversión súbita de sólidos disueltos a suspendidos
 
Algunas sustancias químicas precipitan con cambios de pH o temperatura; algunos procesos emplean productos químicos cuyo objetivo es precipitar los contaminantes para poder separarlos en una operación posterior. Hay aguas engañosamente cristalinas e incoloras que se tornan turbias bajo ciertas condiciones. Mantenga las condiciones óptimas de precipitación para lograr una separación óptima, ya que de otra manera sus expectativas de tratamiento podrían verse arruinadas por unos “sólidos sorpresa” que aparezcan tras el equipo de separación o al momento que algunos métodos de análisis ejecuten una neutralización previa de la muestra.
 

Quizas sus sólidos tengan vida propia

Como se vio anteriormente, los sólidos suspendidos incluyen también a microorganismos presentes en gran cantidad. En las lagunas de sedimentación merecen consideración especial ya que muchos de ellos como las algas unicelulares tienen movilidad propia y no sedimentarán por mucho que sea el tiempo de estancia del agua. Igualmente, algunos problemas que ocurren en los procesos biológicos de tratamiento son producto de el estado de la comunidad microbiana. En estos casos será conveniente que aproxime el problema desde el punto de vista biológico y no únicamente como un caso de sedimentación y filtración.
 
Limpie su registro final de descarga donde se toman las muestras
 
El efluente puede tener un aspecto bastante aceptable al momento de salir del proceso de tratamiento y a pesar de todo encontrar un valor de sólidos alto en el reporte del agua residual. A veces el culpable de esto no será otro más que el registro donde se tomó la muestra y que quizá no haya sido limpiado por meses o años. Incluso si descargara agua potable, ésta se mezclará con la suciedad del registro y por definición el muestreador deberá envasarla tal como la recogió con el recipiente de muestreo. Atienda el registro especialmente durante las lluvias puesto que tienen a concentrar el lodo arrastrado.
 
El tratamiento no termina en la separación de sólidos, pero es un buen comienzo para lograr consistentemente un efluente limpio.
 
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