Post on 21-Dec-2015
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AGUAS RESIDUALESPAOLA ANDREA ORTEGA GUERRERO
DIAGNÓSTICO DE LA CALIDAD DEL AGUA
UNIVERSIDAD MARIANA
ARD
Población
Desarrollo socioeconómico
Dieta en la alimentación
Tipo de aparatos sanitarios.
Prácticas de uso eficiente de agua.
Localización
Temperatura
Origen del agua
Composición de las AR
ARI
Tipo de Actividad
Industrial
Procesos (Desarrollo
producto, refrigeración,
Calentamiento)
Volumen de la
producción.
Prácticas de uso
eficiente de agua.
CLASIFICACIÓN DE LAS INDUSTRIAS SEGÚN SUS VERTIDOS
INDUSTRIAS CON EFLUENTES PRINCIPALMENTE ORGÁNICOS
- Papeleras
- Azucareras
- Mataderos
- Curtidos
- Conservas ( vegetales, carnes, pescado...)
- Lecherías y subproductos (leche en polvo, mantequilla, queso...)
- Fermentación ( fabricación de alcoholes, levaduras...)
- Preparación de productos alimenticios ( aceites y otros )
- Bebidas
- Lavanderías
INDUSTRIAS CON EFLUENTES ORGÁNICOS E INORGÁNICOS
Refinerías y Petroquímicas
Textiles
Fabricación de productos químicos, varios
INDUSTRIAS CON EFLUENTES PRINCIPALMENTE INORGÁNICOS
Limpieza y recubrimiento de metales
Explotaciones mineras y salinas
Fabricación de productos químicos, inorgánicos.
CONTAMINANTES AR
Según su Naturaleza:
No Conservativos:
Los no conservativos son sustancias que pueden ser
degradadas por los procesos naturales de auto-
purificación y sus concentraciones se reducen con el
tiempo, dependiendo de la calidad del agua
receptora, de la temperatura y de otros factores
ambientales. Ej: sustancias orgánicas, algunas
sustancias inorgánicas y microorganismos.
Conservativos:
Son aquellos que no son afectados por los procesos
naturales.
Concentraciones reducidas por dilución.
Su estructura química se mantiene a lo largo del tiempo
a pesar de su interacción con los materiales del medio.
Ej: sustancias inorgánicas, metales pesados (Hg, Pb, Zn,
Ag, etc.)
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9
TABLA 3.9
METCALF &
EDDY
10
MATERIA ORGÁNICA
Causante del principal problema de contaminación de las aguas:
consumo de oxígeno disuelto por microorganismos en sus procesosmetabólicos hasta estabilización de la materia orgánica.
Principales componentes orgánicos:
Proteínas
Carbohidratos
Fenoles
Grasas y aceites
Pesticidas
BIODEGRADABLE – NO BIODEGRADABLE
(DISUELTA Y SUSPENDIDA)
Materia Orgánica en aguas
residuales
Proteínas 40 a 60 %
Carbohidratos 25 a 50 %
Grasas y Aceites 8 a 12 %
Urea (AR frescas)
Moléculas de sustancias orgánicas simples y complejas.
En general los análisis se pueden clasificar:
Análisis para medir cantidades de materia orgánica
agregada compuesta por constituyentes de similares
características.
Análisis que cuantifican los compuestos orgánicos en
forma individual.
Objetivos cuantificación materia
orgánica
Caracterizar AR tratadas y no tratadas.
Diseño sistemas de tratamiento.
Desempeño de los procesos de tratamiento.
Estudiar comportamiento en fuentes receptoras.
Determinar el oxígeno necesario para estabilizar la
materia orgánica.
Cumplimiento de normatividad.
Métodos de laboratorio usados para
determinar cantidades de materia
orgánica
En general cantidades mayores a 1 mg/L.
Demanda bioquímica de oxígeno a los cinco días (DBO 5)
Demanda química de oxígeno (DQO)
Carbono Orgánico Total (COT)
A nivel de trazas < a 1 mg/L se emplean métodos instrumentales :
cromatografía de gases y la espectroscopia de masa.
Demanda Bioquímica de Oxígeno
En el cual se mide la cantidad de oxígeno que consume una población
microbiana para convertir (oxidar) la materia orgánica en CO2 y H2O.
El oxígeno que se consume, o DBO, es proporcional a la materia orgánica
transformada, y por tanto la DBO es una medida de la materia orgánica
biológicamente degradable presente en el sistema.
La DBO expresa la cantidad de miligramos de oxígeno
disuelto por cada litro de agua, que se utiliza conforme
se consumen los desechos orgánicos por la acción de
las bacterias en el agua.
Se expresa en ppm (mg/L)
Se determina midiendo el proceso de reducción de
oxígeno disuelto en la muestra de agua manteniendo la
temperatura a 20 grados centígrados en un periodo de
cinco días.
Una DBO elevada, indica que se requiere una gran
cantidad de oxigeno para descomponer la materia
orgánica contenida en el agua.
Si se sospecha de una DBO alta, o si la cantidad de
oxígeno al final de la medida es próxima a cero, la
muestra debería de diluirse, con objeto de que nunca se
consuma todo el oxígeno disuelto.
CONSULTE LOS CRITERIOS DE
CALIDAD DE LA TÉCNICA
CURVA CARACTERÍSTICA DE LA DBO
(Ramalho, 1996)Habitualmente, el período de
tiempo de medida es de 5 días
(DBO5) para el que se supone se
llega a oxidar entre el 60 y 70 % de
la MO.
Puesto que la oxidación biológica
continua, la prueba de la DBO
última se ha limitado de manera
arbitraria a 20 días, cuando se
completa la oxidación del 95 % al
99 % de la Materia Orgánica.
Modelo de reacción para la DBO
A través del siguiente modelo
matemático, que supone que la
DBO remanente esta gobernada
por una reacción de primer
orden, se puede determinar la
variación de la DBO con el
tiempo, así:
𝑫𝑩𝑶𝒓 = 𝑫𝑩𝑶𝒖 𝒆−𝒌∗𝒕
𝑫𝑩𝑶𝒓: 𝑪𝒂𝒏𝒕𝒊𝒅𝒂𝒅 𝒅𝒆𝑴𝒂𝒕𝒆𝒓𝒊𝒂 𝑶𝒓𝒈á𝒏𝒊𝒄𝒂 𝒓𝒆𝒎𝒂𝒏𝒆𝒏𝒕𝒆 𝒂𝒍 𝒄𝒂𝒃𝒐𝒅𝒆 𝒖𝒏 𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐 𝒕
𝑫𝑩𝑶𝒖: 𝑫𝑩𝑶 ú𝒍𝒕𝒊𝒎𝒂 𝒐 𝑻𝒐𝒕𝒂𝒍𝒌: 𝑪𝒐𝒏𝒔𝒕𝒂𝒏𝒕𝒆 𝒄𝒊𝒏é𝒕𝒊𝒄𝒂 𝒑𝒂𝒓𝒂 𝒖𝒏𝒂 𝒓𝒆𝒂𝒄𝒄𝒊ó𝒏 𝒅𝒆 𝒑𝒓𝒊𝒎𝒆𝒓 𝒐𝒓𝒅𝒆𝒏,𝒅−𝟏
𝒕: 𝒕𝒊𝒆𝒎𝒑𝒐, 𝒅
La cantidad de DBO ejercida para un tiempo t esta
dada por:
𝑫𝑩𝑶𝒕 = 𝑫𝑩𝑶𝒖 − 𝑫𝑩𝑶𝒓
𝑫𝑩𝑶𝒕 = 𝑫𝑩𝑶𝒖 𝟏 − 𝒆−𝒌∗𝒕
La ecuación anterior es la expresión mas empleada para definir
la DBO en las aguas residuales.
El valor de k para las aguas residuales no tratadas oscila entre
0,12 y 0,46 (1/d) , con un valor típico de 0,23 (1/d).
k para efluentes de procesos biológicos de tratamiento oscila
entre 0,12 y 0,23 (1/d).
Para un agua residual específica, el valor de k a 20 grados
centígrados, puede determinarse experimentalmente.
Ejercicio
La DBO ejercida en una muestra de agua de un río y medida en el
laboratorio como DBO5 es de 100 mg/L a 20 °C . ¿ Cuál es la DBO
última? ¿Cuál es la DBO3 a la misma temperatura?. kd= 0,2 d-1.
CONSULTE ALGUNOS MÉTODOS PARA
DETERMINAR LA CONSTANTE CINÉTICA k
Limitaciones e interferencias
Durante la hidrólisis de proteínas se produce materia no
carbonosa como el amoniaco, el cual es oxidado en nitrito y
nitrato por bacterias autotróficas (Nitrosomonas, Nitrobacter );
el oxígeno asociado con la oxidación del nitrógeno
amoniacal, en el proceso biológico de nitrificación, constituye
la llamada Demanda Bioquímica de Oxígeno Nitrogenácea
(DBON).
La nitrificación pude inhibirse en las muestras de DBO5 por
adición de tiourea, de tal manera que se determine
solamente la demanda carbonosa.
Baja reproducibilidad para valores menores a 2 mg /L.
La DBO también varía con el pH, los microorganismos
actúan mejor entre 6,5 y 8,3.
DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO
Es la cantidad de oxígeno que sustancias reductoras,
como la materia orgánica, presentes en un agua
residual necesitan para descomponerse, sin la
intervención de microorganismos.
La DQO no diferencia la materia orgánica
biológicamente oxidable y la no biológicamente
oxidable.
La glucosa y la lignina pueden ser oxidadas químicamente
en la prueba de DQO, pero solo la glucosa es oxidada en
la DBO debido a que no existen bacterias capaces de
asimilar la lignina.
La OPS (Organización Panamericana de la Salud) maneja
como criterios para calificar la contaminación de los ríos y
quebradas los siguientes parámetros:
Río muy limpio DQO < 2 mg/L
Río limpio DQO: 2,5 mg/L
Río sucio DQO: 5 mg/L
Río en malas condiciones DQO > 7 mg/L
CONSULTAR EL RAS : CRITERIOS DBO Y/O
DQO FUENTES ABASTECEDORAS
DECRETO 3930 VALORES DBO Y DQO
MÁXIMOS PARA VERTIMIENTOS
En el análisis de la DQO se utiliza el dicromato de potasio
como OXIDANTE, dado que es capaz de oxidar casi todos
los compuestos orgánicos e inorgánicos.
CARBONO ORGÁNICO TOTAL
El carbono orgánico total se
determina midiendo la cantidad de
CO2 que se produce cuando el
carbono orgánico de la muestra se
oxida por combustión catalítica a
680°C.
4 µg/L hasta 25000 mg/L para
aplicaciones desde agua ultra
pura hasta altamente
contaminada
RELACIÓN ENTRE PARÁMETROS EN
AGUAS RESIDUALES
BIBLIOGRAFIA
CRITES, Ron y TCHOBANOGLOUS, George. Tratamiento de aguas
residuales en pequeñas poblaciones. Bogotá: Mc Graw-HillInteramericana. 2000.
METCALF & EDDY. Ingeniería de aguas residuales: tratamiento, vertido
y reutilización. Tercera edición. Madrid: Mc Graw-Hill. 1995.
ROMERO ROJAS, Jairo. Tratamiento de aguas residuales, Teoría y
principios de diseño. Editorial Escuela Colombiana de Ingeniería.
2000.
SIERRA, Carlos Alberto. Calidad del Agua. Evaluación y Diagnóstico.Universidad de Medellin.Ediciones delaU.2011.