¿Cómo eliminar la contaminación del agua? Atrévete a investigar e innovar en el laboratorio

Resumen: 

La generación de aguas residuales, tanto en el sector urbano como industrial, lleva asociado un impacto social y económico. Además, el constante incremento de la población mundial ha ocasionado un notable aumento en la demanda de agua tanto para su consumo directo como para su uso en la agricultura o en sectores industriales. Por todo ello, es necesario el desarrollo de tecnologías que permitan minimizar la contaminación del agua residual antes de su vertido al medio y promover la reutilización de las aguas tratadas reduciendo el estrés hídrico de la región. Con este proyecto se pretende dar a conocer a los/as alumnos/as los distintos tipos de contaminantes presentes en el agua residual, así como las diferentes tecnologías para eliminarlos.
Para ello, se llevarán a cabo tanto sesiones teóricas como prácticas en laboratorio, en las que se intentará concienciar a los/as estudiantes sobre la importancia de hacer un uso sostenible del agua como un recurso limitado y mostrarles la relevancia de la investigación en el ámbito de las aguas residuales. En las sesiones teóricas se expondrá la problemática actual y las distintas tecnologías existentes para la eliminación de contaminantes de las aguas residuales urbanas. También, se mostrarán brevemente ejemplos de las diferentes líneas de investigación que se llevan a cabo en la actualidad, donde las aguas residuales dejan de ser un residuo para ser consideradas una fuente de recursos como energía, fertilizantes o agua reutilizable. Por otra parte, y con el objetivo de motivar el gusto por la Ingeniería Química y de despertar en los/as participantes la pasión por la investigación, se realizarán prácticas de laboratorio fomentando el desarrollo de las habilidades básicas del trabajo en el laboratorio entre el alumnado. De esta forma, los/as alumnos/as podrán aplicar algunas de las tecnologías expuestas en las sesiones teóricas y que se emplean actualmente en las estaciones de depuración facilitando también su comprensión. La visita a una Estación Depuradora de Aguas Residuales urbanas real permitirá afianzar los conceptos aprendidos dentro de un ambiente ameno y distendido.
Durante la realización del presente proyecto se trabajará en todo momento en grupo en un ambiente dinámico promoviendo habilidades sociales como el trabajo en equipo, el desarrollo de capacidad crítica durante la discusión de los resultados y habilidades comunicativas durante la preparación y presentación del trabajo en la última sesión.

1ª Sesión: 

Ciclo del agua urbano.

Objetivos:

  • Presentación del ciclo del agua urbana y sus etapas así como su importancia como recurso básico.  
  • Conocimiento de los contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas. 
  • Presentación de las diferentes tecnologías empleadas para el tratamiento de aguas residuales.
  • Estudio de los fundamentos teóricos de los distintos tipos de tratamiento primario.
  • Nociones básicas de seguridad en el laboratorio.
  • Promover conciencia medioambiental sobre el uso sostenible del agua. 

Actividades:

  • Estudio del ciclo del agua y de los fundamentos de los sistemas de tratamiento mediante medios audiovisuales (PowerPoint, videos...).
  • Se pretende dar ideas intuitivas al alumnado que sean base para entender los experimentos y medidas que se vayan a realizar en el laboratorio.
  • Información acerca de las medidas de seguridad a seguir para trabajar en el laboratorio. 

Resultados esperados:

  • Adquirir una visión general del ciclo del agua urbano y, en especial, de la depuración de las aguas residuales.
  • Conocimiento de los contaminantes presentes en las aguas residuales urbanas.
  • Conocimiento de las distintas tecnologías aplicadas en los sistemas de tratamiento de aguas residuales. 
  • Establecer las bases para que puedan desarrollar las prácticas de sesiones posteriores. 
  • Conocimiento de normas de seguridad para trabajar correctamente en el laboratorio.
2ª Sesión: 

Tratamiento Primario

Objetivos:

  • Conocer los tipos de tecnologías aplicadas en el tratamiento primario.
  • Comprender el funcionamiento de los sistemas físico-químicos para la eliminación de los contaminantes sólidos y coloidales.
  • Operación de una unidad de coagulación-floculación (Jar-Test) y de un ciclón para el estudio de la sedimentación de partículas. 
  • Desarrollo de la capacidad crítica para comprender los resultados. 

Actividades:

  • Estudio de los fundamentos de los sistemas de tratamiento primario mediante medios audiovisuales.
  • Optimización del tipo y dosis de coagulante para la eliminación de sólidos de un agua residual mediante la utilización de un Equipo Jar-Test.
  • Operación de un ciclón con diferentes cámaras de sedimentación.
  • Análisis y discusión de los resultados.

Resultados esperados:

  • Conocimiento de los sistemas utilizados en las EDAR para la eliminación de sólidos en suspensión y otros sistemas enmarcados dentro de los denominados “tratamientos primarios”.
  • Aplicación del método científico para la definición de las condiciones de operación de un sistema de coagulación-floculación de un agua residual dada.
  • Conocimiento de las diferentes propiedades de las cámaras de sedimentación.
3ª Sesión: 

Tratamiento Secundario y Visita a una EDAR urbana

Objetivos:

  • Entender los conceptos básicos de los sistemas biológicos de tratamiento.
  • Enseñar los distintos tipos de bacterias que se emplean para eliminar contaminantes y en que condiciones eliminan cada uno de ellos.
  • Identificar las distintas unidades de tratamiento de una planta depuradora real expuestos en la parte teórica de la SESIÓN 1.

Actividades:

  • Estudio del fundamento del metabolismo bacteriano y su aplicación a la eliminación de la contaminación de compuestos orgánicos.
  • Análisis de los parámetros químicos y biológicos (identificación en microscopio).
  • Visita técnica a una Estación Depuradora de Aguas Residuales.

Resultados esperados:

  • Conocimiento sobre los fundamentos de los sistemas biológicos de tratamiento.
  • Definición de los parámetros de operación clave en los sistemas biológicos.
  • Identificación de las unidades y equipos de depuración en una instalación real.
4ª Sesión: 

Tratamiento Terciario

Objetivos:

  • Conocer la necesidad del tratamiento terciario de las aguas y los distintos tipos de tecnologías para llevarlo a cabo.
  • Conocer los fundamentos de la ozonización y la ósmosis inversa, y como aplicarlas para eliminar el color del agua residual.

Actividades:

  • Estudio de los fundamentos de los tratamientos terciarios: ozonización y osmosis inversa.
  • Operación de un ozonizador y un sistema de ósmosis inversa con el fin de eliminar un tinte.
  • Seguimiento de la eficacia del sistema mediante la medición de la absorbancia en el espectrofotómetro.

Resultados esperados:

  • Visualización experimental de la importancia de los tratamientos terciarios.
  • Comparación de la eficacia al operar diferentes sistemas para un mismo objetivo.
  • Manejo de un espectrofotómetro.
5ª Sesión: 

Presentación de resultados del Proyecto

Los/as alumnos/as presentarán los trabajos realizados a lo largo del Campus Científico, así como los resultados obtenidos y sus principales conclusiones animando a reflexionar sobre el uso del agua que se hace actualmente en los hogares y la necesidad de hacer un uso sostenible de la misma. Para ello, durante esta sesión llevarán a cabo:

  • Una presentación PowerPoint donde el equipo del trabajo abordará los conceptos aprendidos durante el curso (prácticas y visita). La presentación se preparará en equipo con la ayuda de los/as monitores/as del Campus. El esquema general de la presentación cubrirá los siguientes temas:
    -El agua como recurso básico de la vida.
    -La contaminación del agua.
    -Los tiempos de sistema de tratamiento de agua residual.
    -Prácticas realizadas por los alumnos y sus principales resultados.
    -Resumen de la visita a la Estación Depuradora de Aguas residuales.
  • Una demostración de un experimento de coagulación-floculación para mostrar de forma visual uno de los conceptos aprendidos durante la realización del proyecto.  
Referencias recomendadas: 

Libros:

  • Metcalf-Eddy "Ingeniería de aguas residuales. Tratamiento, Evacuación y Reutilización de Aguas Residuales", 3ª Ed. Mc-Graw Hill, Madrid (1995).
  • Eckenfelder W. "Industrial waste water pollution control". Mc Graw-Hill. New York (1989).
  • Henze, Härremoes, La Cour Jansen, Arvin. "Wastewater Treatment". Springer Verlag, Berlín. (1997).
  • Ramalho R.S. “Tratamiento de aguas residuales”. Reverté, Barcelona (1991).

Revistas científicas y técnicas tanto nacionales como internacionales:

Lugar donde se desarrollará el proyecto: 
Universidad de Santiago de Compostela. Escuela Tecnica Superior de Ingeniería
Campus Vida
Rúa Lope Gómez de Marzoa s/n
15782 Santiago de Compostela A Coruña
Campus: 
Departamento: 
Escuela Técnica Superior de Ingeniería / Departamento de Ingeniería Química
Provincia: