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.)

8

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.