AGUA A TRATAR PARAME METRO
99. 9% Agua
Agu a D BO Res i dual PRE%s ól i d os D Q O
Pri mari o
Secund a r i o ci ari o P r o t e í na s Ter
70 % or gáni cos 35
TRATAMIENTO PRIMARIO 30
TRATAMIENTO
SS
TRATAMI ENTO ( %) Car bohi dr at os 99 90 99 9. 9 TRATAMIENTO GrasTRATAMIENTO as
SECUNDARIO 80 80
TERCIARIO 9 9 . 8
AG AGUAS RESIDUALES
Ar e nas 60 90 30% I nor gáni cos Sal es 20 0et 9 9 . 5 M al es ASPECTOS GENERA RALES . -5Me
N. 6 1. P Lodos
10
60
6
Agua tratada V ar i a bl e s
Las aguas r esi dual es son ver t i dos o efluent es l í qui dos ( bi oma masa)que r esul t an despuésdequeelaguadeconsumohumanohasi dout i l i zadapar asat i sf acerl as ne c e s i da de s,y as e ando mé mé s t i c a s,a gr í c o l a soi ndus t r i a l e s .
Las aguas r esi dual es cont i enen al t as concent r aci ones de comp mpues t os y mi cr o or gani smo mos pat óg enos.Es t os mi cr oor gani smo mos que se encuent r an en elagua consumen eloxi geno di suel t o y elpar áme met r o que se ut i l i z a par a medi r est a car act er í st i caesl adema mandabi oquí mi casdeoxi geno( DBO)quenossi rv et amb mbi én parame medi rl acar gadema mat er i aor gáni caqueent r aenl aspl ant asdet r at ami mi ent o.
Laspl ant asdet r at ami mi ent odeaguasres i dual esut i l i zangranvari edad demé mét odos par ar emo mov e rl os c ont ami mi nant es . Los má más comu munes so n una co mbi naci ón de mét odos f í si cos,quí mi cos y bi ol ógi cos. Exi st en t r es ni vel es de t r at ami mi ent o de aguasr esi dual esenpl ant as p : ri mar i o,secundar i oyt er ci ar i o.
6. 1. 1. Ori gendel asaguasresi dual es.
Una i dea de comp mpr enderelor i ge n de l as aguas r es i dual eses mos t r arcomo mo l a act i vi dadhumanagener alproducedese chos.
Semu mues t r aunbal ancedem ma at er i al esdeunaci udadt i pode106 ha bi t a nt e s .
Engener al ,elori gendel asaguasr esi dual esser esumeenl afigur a adj unt a.
Vuelven a la atmósfera
Aguas subterráneas
Corrientes superciales
Secano Monte bajo Cursos no utilizados
Se emplean
Urban o
Agrarios
Industria
Urbano
c!anos
6. 1. 2. Cl asi ficaci óndel asAguasResi dual es. -
Deacuer doasu pr ocedenci al asaguasr esi dual essec l asi fican en:aguasagr ari as, aguasur banasyaguasi ndust r i al es.
CLAS ASI FI CACIONDE DEAGU GUASRESIDUALES Ti podeagua Ag Agrari a
Urbana
I ndustr i al es
Comp mponente
Contami mi nantesma masi mportantes
Es t i é r c o l Res t osdeabonos Re s t o sadi t i v o s
Sól i dosmacroscópi cos Mat eri alensuspensi ón Ma t e r i a sdi s ue l t a s
Resi duosor gáni cos F e c a l e s Domé més t i cos Product osdel avado
Gr asasyacei t es Mat er i aOr Or gáni ca Gér menespat óge nos
Muyvari abl e Or gáni cos I no r g á ni c o s Mi xt o
Met al es Mat eri aorgáni ca Sól i dosensuspensi ón
a. AGUAS RESIDUALES MUNICIPALES. Tambi é nl l amadasaguasr esi dual e sdomé s t i caso“ aguasnegr as”sonuname z cl a ` c omp mpl ej a que co nt i e n e cl ada co n c o nt ami mi nant e s or g á ni c os e j n e agu ua mez o á i norg áni cos,t ant oen suspensi ón como modi suel t os:acont i nuaci ón l acomp mposi ci ón t í pi cadeaguasnegr as.
Loscomp mponent esdel asaguasr es i dual esdomé més t i casson:l osmi mi cr oor gani smo mos sól i dos t ot al es ( orgáni cos + i norgáni cos) ,l os comp mponent es i norgáni cos y l a mat er i a or gáni ca. En l at abl aadj unt asei ncl uyel acomp mposi ci ón deun agua ne g r asani t a r i ac ont r e sni v e l e spo s i bl e sdec onc e nt r a ci ó n:
Concent r aci ón( mg/ L) Fuer t e
Medi a
Débi l
1200
700
350
Sól i dosensuspensi ón
350
200
100
DBO5
300
200
100
DQO
1000
500
250
85
40
20
Amo ni ac o
50
25
12
Fó s f o r o
20
10
6
Gr asas
150
100
50
Só l i dost o t a l e s
Ni t r ó g e not o t a l
a. AGUAS AGUAS RESID RESIDUAL UALES ES INDUST INDUSTRIA RIALES LES.
Elpr o bl e ma mac a r a c t e r í s t i c odel a sa gua sr e s i dua l e si ndus t r i a l e se sque ,de bi doa su gr an di ver si dad ( dependi ent e delpr oceso,pr oduct i vo) ,neces i t an de una i nv es t i g ac i ó n pr o pi apa rac a dat i podei ndus t r i a ,yl aa pl i c a ci ó n det r a ta mi mi e nt o es pecí fico. En l at abl a adj unt a se r es ume al gunos ant ec edent es de car ga cont ami mi nant esdeefluent esdel ai ndust r i adeal i ment os.
Ti podeI ndustri a
EfluentesGenerados 3
CargaContami mi nante
( m /t on. pr oduct o)
( kgDBO/t on. product o)
Lácteas
1
200–357
Az uc ar er a
3
500–620
Car nea
518
5–12
Conservasveget al es
1-35
1–37
Product osma mari nos
1-175
2–210
Cerve cer a
6 -15
9–25
6.1.3. Cl asi ficaci ón deSól i dospresentesenl asAguasR esi dual es. Re Cer cadel75% del ossól i dosen suspensi ónydel40% del ossól i dosfiO$g*"+os l t r abl esdeun '20 mg/L agua r esi dualde concent r aci ón medi a son de nat ur al ez a or gáni ca,t alcomo mo se
Se!"meta%les
puedeapr eci arenelcuadr oadj unt o.Sonsól i dos eprovi enendel osr ei nosani mal '(0qu mg/L y v ege t al ,as ícomo de l as act i vi dades humanas r el aci onadas con a sí nt esi s de l M"e$al
)0 mg/L
comp mpues t osor gáni cos.Suspe!"!os 220 mg/L
O$g*"+os )& mg/L
No se!"meta%les (0 mg/L
M"e$al '& mg/L
Total 720 mg/L
O$g*"+os )0 mg/L Colo"!al &0 mg/L
M"e$al '0 mg/L
#"lt$a%le &00 mg/L
O$g*"+os '(0 mg/L
D"suelto )&0 mg/L
M"e$al 2,0 mg/L
6. 2. MEDI DA DE LA CALI DAD DE LASAGUAS RESI DUALES:
6. 2. 1.Anál i si sdelpH. La concent r aci ón deli on hi drog eno esun i mport ant e par ámet r o de cal i dad t ant o par a aguas nat ur al es co mo aguas r es i dual es . El i nt er val o de concent r aci ón para l a exi st enci a de l a mayor í a de l a vi da bi ol ógi ca es muy est r echoycri t i co.Elaguai ndust ri alcon unaconcent r aci ón adver sadei on de hi dr o g e noe sdi f í c i ldet r a t a rc o n mé t o do sbi o l ó gi c o sys il ac o nc e nt r a c i ó n nos e a l t e r aant e sdel ae v a c ua c i ó n,e le flue nt epue deal t e r a rl ac o nc e nt r a ci ó n del a s aguasnat ur al es. ElpH del ossi s t emasacuosospuedemedi r sec onvenci onal ment econun pHmet r o, as ícomo se pueden ut i l i z ar i ndi cador es que cambi an de col or a det er mi nadosval or esdepH. pH= – log [H+ ] La al cal i ni dad en elagua r esi dual se debe a l a pre se nci a de hi dro xi l o, car bonat os y bi car bonat os deel ement os t al escomo cal ci o,magnesi o,sodi o, pot asi ooamoni aco,est aal cal i ni dadl avaadqui ri endodelaguadesumi ni st r o, delagua subt er r ánea ydemat er i as añadi dasdur ant eelusodomes t i co.La c o nc e nt r a c i ó ndea l c al i ni da de ne la guar e s i dua le si mpo r t a nt e ,de bee f e c t ua r s e un t r at ami ent o quí mi co a l as mues t r as en l as que se deba el i mi nar el amoni aco.
6. 2. 2. EnsayosBi ol ógicos. Ot r af ormademedi rl at oxi ci daddel asaguasr esi dual esenl oquer espect aal a vi dabi ol ógi casonl osensayosbi ol ógi cos.Lafinal i daddees t osespeci ficaes:
Det er mi narl a conce nt r aci ón de un agua r esi dualdada quesepr oduzc al a muer t ede un 50% del osor gani smosdeensay o en un per i odo det i empo e s pe c i fic a do .
Det er mi narl aconcent r aci ón máxi maquenocausaef ect oapar ent esobr el os or gani smosdeensay odur ant e96hor as.
Seconsi guen est osobj et i vosi nt r oduci endopecesu ot r osani mal esadecuados en acuari o cont eni endo di st i nt as concent r aci ones del agua r esi dual en cuest i ónyobserv andosegui dament esusupervi venci aal ol argodelt i empo.
6. 2. 3. Conteni doOrgáni co. En l amedi ci ón delcont eni door gáni co ( l amat eri aor gáni ca)delaguaresi dual seut i l i z anvar i osparámet r os( DTO,DQO,DBO,DNO yCOT) ,cadaunodeel l os noeses t r i ct ament ecompar abl econ l osdemás,debi do aquecada par ámet r o mi de una cant i dad di f er ent edemat er i a or gáni caen elmi smodese cho.Las defini ci ones de es t os paráme t r os y l ar epr es ent aci ón de l a figur a que a cont i nuaci ónseexponenayudarán acompr endermej orl asdi f er enci asbási cas quehayent r eel l os.Eldesarr ol l odecadaparámet r oobedeceal anecesi dadde medi rmat eri alorg áni coendesechosdeorí genesdi ver sos.
"#$ Demanda t eó r i ca o demanda t ot al de oxí ge no, es l a cant i dad est equi omét ri cadeoxí genoparal aoxi daci óncompl et edeunasust anci a a CO2,H2O,HNO3,H3PO4,H2SO4,et c,semi de con i nst r ument osose hac ee lc ál c ul oes t e qui o mé t r i c o.Por ejemplo:
NH3 + 2O2
HNO3 + H2O esa cantidad de oxígeno, en
gramos de O2 por gramo de NH3 es la DTO.
mi cadeoxí geno,esl acant i daddeoxí genonecesari apar a "%$ Demandaquí oxi dar cont ami nant es ( or gáni cos e i nor gáni cos ) por r eac ci ones pur ament e quí mi cas , se mi de medi ant e anál i si s quí mi co s. Hay compues t osor gáni cosquenosonoxi dadose nl apr uebadel aDQO.
"&$ Demandabi oquí mLcadeoxí geno,esl acant i daddeoxí genout i l i zadoen l a oxi daci ón bi ol ógi ca de l a mat er i a or gáni ca car bonácea en l os desec hes,a20° C dur ant eunper í ododet i empoespecí fico.
La demandabi oquí mi cadeox i ge no seusaco mouna medi da del a cant i dad deoxi genorequeri doparal aoxi daci ón del amat eri aorgáni ca bi odegr adabl epr esent een l amues t r adeaguaycomor esul t adodel a a c ci ó ndeo x i da c i ó nbi o quí mi c aae r ó bi c a ;e spo re l l o ,q uee s t epa r á me t r o de cont ami naci ón se at an ut i l i zado en elt r at ami ent o de l as aguas r esi dual es ,ya que con l os dat os arr oj ados se pueden ut i l i zarpara di mensi onarl asi nst al aci onesdet r at ami ent o,medi relr endi mi ent ode al gunosde es t ospr oce sos .Con l osdat osdel a DBO podr áasími smo c al c ul ar s el av e l o ci dadal aq ues er e q ue r i r áé lo xi g e no
"'$ Demandani t r ogenosadeoxí geno, eseloxí genoneces ari oparaoxi dar compl e t ament e elni t r óge no pr es ent e en l os dese chos se mi de en ensayosbi ol ógi cos y se puede cal cul arsíse conoce elcont eni do de compues t osni t r ogenados. gáni co t ot al ,e sl a medi da del c ar bono or gáni co en l os C#$ Carbono or desec hos,esunapr ueba i nst r ument al .Losr esul t adosson pare ci dosa l osdel aDBO.
s o h c u m n ) e o ( l l a u c t l n á e c l m a "# u r l t s a u n g I i – s O o T s a D c
e s e s d l o % a s u a 5 i d c 9 s s a e o r n 0 s u a "% g 9 u l a O g a n T E D n – a e l O a O Q u T g D D i
!alor calculado "00 % )* "# "#
"% "&(
C#
a l a d i t d n e e m m u g r Figura.Rel a c i ó ne nt r el a sMe di da sdeL aMa t e r i a T Or á ni c a . t O s n C i
6. 3. MEDI DA DE I CO EN AGUASRESI DUALES. DELCONTEN ENIDO ORGÁN NI
"&(
La medi da de l a co nce nt r aci ón de mat er i a or gáni ca pr oduce r es ul t ados di f e r e nt e spa r ac adamé t o doome di da ,s i ne mba r g o ,e x i s t eci e r t ai nt e r r e l a ci ó n paraunmi smodesec hoyengeneralparadi f er ent esdesechos. La medi da delcont eni do or gáni co de l as aguas r esi dual esse det er mi na por mét odosdi f er ent escl asi ficadosendosgrupos:
+,. Mét odosempl eadosparadet er mi naral t asconcent r aci onesdelcont eni do or gáni co> ,mg-.# En est egruposei ncl uyel osensayosqueseut i l i zan f r ecuent ement eenaguasr esi dual es:
+/#
Oxi genodi suel t o( OD)
Demandabi oquí mi cadeo xi ge no( DBO)
Demandaquí mi cadeo xi geno( DQO)
Carbonoorg áni cot ot al( CO T)
Demandat eór i cadeoxi geno( D O) Te
De t e r mi na c i ó n deni t r ó g e not o t a l( N T)
Mét odos empl eados par a det er mi nar l as concent r aci ones a ni ve lde t r aza, i nt e r v al o sde0100, mg-. a , mg-.1
1.Ox genoDi suel to( OD) . Oxi ElOxi genodi suel t oesnecesari oparal ar espi r aci ón del osmi cr oorgani smos a er o bi o s . Eloxi geno es sol ol i ger ament e sol ubl e en elagua.La sol ubi l i dad del02 at mosf ér i coenaguasf r escasvar í ande14. 6ppm.( a0º C)a7ppm ( a35º C) .
La cant i dad r ealdeoxi genoquepuedeest arpr esent een unasol uci ón,est a condi ci onada por su: sol ubi l i dad, pr es i ón parc i al en l a at mósf er a, t e mpe r a t u aypur e z ade la gua( s al i ni da d,s s , e t c . ) ur En pr ocesosdet r at ami ent oaeróbi cosbi ol ógi cos,esdegran i mport anci al a s ol ubi l i dadl i mi t adade02 po r q uee l l ai ndi c a: ( a) Las cant i dades adecuadas de OD para l a vi da de pece s y ot r os or gani smos acuát i cos=4ppm. ( b) La concent r aci ón deOD queser el aci onacon:l acorr osi vi dad del asaguas,l a a ct i v i dadf o t o si nt é t i c ayc o ne lg r a dodese pt i c i da d. ( c) La det er mi naci ón deOD como basepar al a det er mi naci ón de
l a DBO,porel
pr ocedi mi ent odedi l uci ones.
Debi do a que l a ve l oci dad de l as r eac ci ones bi oquí mi cas que consumen oxi ge no aument a con l at emper at ur a,l osni ve l esdeOD t i enden a se rmás cr í t i cosenépocasdever ano.Loscaudal esdel oscur sosdeaguaesmenory port ant ol acant i daddeO2 di sponi bl eesmenor .
ElO. D sede t er mi napordosmé t odos: Mé t odo di r ec t o,usando equi pos es peci al esypore lmé t odo de WI NKLER o susmodi ficaci onesquesonl ospr ocedi mi ent osest ándar( st d) .
Elmét odoWI NKLERsebasaenl assi gui ent esr eacci ones:Par adet er mi narelOD. ( a )Sinoha yo x i g e nopr e s e nt e : Mues t r a + MnSO4 + NaOH + KI Mn2+
+ 2OH-
Ppdo.Bl anco Mn( OH) 2 ppdo
( b)Siha yo xí g e nopr e s e nt e ,l ar e a c ci ó ne s :
Mn2+
+
−
2OH +
Mn( OH) 2
+
1 O2 2
1 O2 2
→
Mn( OH) 2+ H2O
→
MnO2 + H2O colorpardo
( c) Sihayoxi geno,all í qui docl aroseañadeH 2SO4 ( ba j apH)pa r aox i da re ly o do ycompl e t arl ar eacc i ón.
( d) La muest ral i st a parat i t ul arse,sehacecon Na2S2O3.N/40,sobr esu peso e q ui v a l e nt edeI 2. 2Na2S2O3. 5 H2O
−
Mn O2+
I 2
+
2 I
+
→
+
4 H
Na2S4O6 + 2 N a I+ →
+ 2
Mn
+
0 + 2
I
1 0 H2O
H2 O − 2 3
2 S O 2
+
I 2
→
( e)ElusodeN/40t i osul f at osebasaenl apr emi saque200mLdemues t r adebe usar separ at i t ul ar . Siseut i l i zan bot el l as de 300 mL par al a prueba se añade n 2mLdeMnSO4 + 2 mL deKIal cal i noysehacel acor r ecc i ón para t omarunvol umen at i t ul arde:
2 00
3 00 ×
3 00− 4
=
20 3mL mue s t r a
( f ) Lat i t ul aci ón de l a mues t r adeun t amañoequi val ea200mLdel amues t r a ori gi nalcon t i osul f at oN/40 daelr esul t adoen mL;quedeben i nt erpre t arse di r ec t ament ee nt ér mi nosdemg/LdeOD.
D( mg/ L)
.
( 1 /4 0).
. . . ( 1
2
Donde: v :Vol umendet i osul f at ogast ado( mL) N :No r mal i daddet i o s ul f at odes o di o( 1/40) V :Vol umendemuest r at i t ul ada( mL) V Vol umendef r asc oBOD =300mL f c o BOD :
( g)
Sil amedi dadeloxí genodi suel t o( OD)noseaj ust aat omarvol úmenes
usandol osf r ascosBOD de300mL,sepuedecal cul are lOD conl asi gui ent e ecuaci ón:
D( mgO2/L)
vt i t u l ant e. V
t i t u l ant e
· 8000
. . . ( 2)
2 6
S O 4
+
−
2 I
2. DemandaBi oquí mi cadeOxi geno( DBO) .
El par áme t r o de cont ami naci ón or gáni ca mas ampl i ament e empl eado, apl i cabl et ant oaguasre si dual escomoa aguassuper fici al es,esl aDBO a5 dí as( DBO5)
Eloxi ge no que seconsumeo DBO,espr opor ci onala l a mat er i a or gáni ca
bi ol ógi came nt e degr adabl e ( mat er i a or gáni ca t r ansf or mada u oxi dada) pr es ent e en elsi s t ema.Cuant o may or es l a DBO,es t o es ,cuant o más mat er i a or gáni ca es t a pr es ent e, may or es el pr obl ema que cr ea l a descomposi ci óndel ami smaenelsi st ema.
Pues t o que l a oxi daci ón bi ol ógi ca cont i nua i ndefini dament e,cuando seha consumi doapro xi madament eel95% omasdeloxi ge nonec es ar i o,l apr ueba de l aDBO seha l i mi t adodemaner a ar bi t r arí aa 20 dí as. Est eper í odo es demasi adol ar gopar a quel a medi ci ón de l a DBO seaút i l ,porl ocualuna prueba a5 dí as,l aDBO5,quesel l evaacaboa20º C sehaconver t i doenl a nor ma.
Losr es ul t adosdel osensayosdeDBO seempl eanpar a:
( a)Det ermi narl acant i dad apr oxi madadeoxí genoqueser equeri r ápara est abi l i zar bi ol ógi came nt el ama t er i aor g áni capr e se nt e. ( b)Di me ns i o na rl a si ns t a l a c i o ne sdet r a t a mi e nt odea gua s r e s i dua l e s . ( c)Medi rl aeficaci adeal gunospr ocesosdet r at ami ent o. ( d)Co nt r o l a re lc umpl i mi e nt odel a sl i mi t a c i o ne saq uee s t á ns uj e t o sl o sv e r t i do s.
/1,1
23U4&A "4 .A "&:
LaDBO esunapr uebabi ol ógi cayquí mi ca.Parac ompr endermej orl amaner acomo se ej er ce l a demanda de oxí geno es út i l di scut i rl as r eacc i ones bi oquí mi cas general es,elpapeldel osmi cr oorg ani smosen l apr uebayl osaspect osquepueden a l t e r a rl o sr e s ul t a do sdel apr ue baene ll a bo r a t o r i o
( a)Reacci onesbi oquí mi cas: Enl aoxi daci óndel amat eri aor gáni capormi cr oorgani smossedi st i nguent r esf ases o et apas dur ant el as cual essuceden r eacc i onesbi oquí mi cas que sedesc r i ben a cont i nuaci ón: t os or gáni cosson oxi dados por l os mi cr oor gani smos i) Oxidación: Loa compues ut i l i z a ndoox í g e nodi s ue l t opa r apr o duc i re ne r g í aq uee sut i l i z a dae nl ae t a pade sí nt esi s cel ul ar , l ar eacci 6n gener al se puede r epr esent ar por l a si gui ent e ecuaci ón: CHONS + O2
bac t e r i as
CO2 + H2O + ener gí a comp.est ables
Dur a nt el as í nt e s i sl o smi c r o o r g a ni s mo sut i l i z a ne ne r g í adel ao x i da c i ó n ii) Síntesis: de mat er i a or gáni ca en l af ormaci ón de nuevamat er i a cel ul ar ,est a et apa se r epresent aenl afigur a yenl aecuaci ón:
bac t e r i as
CHONS + O2 + e ne r g í a
C5H7NO2 ( T e j i doc e l ul a r )
iii) Resi!ación Endó"ena # a$t##xidación: Una vezque seha agot ado l a mat er i a or gáni ca di sponi bl ea l os mi cr oor gani smos en l a oxi daci ón,se produce l a muer t e da al gunos mi cr oor gani smos y l a oxi daci ón de es t a mat er i a cel ul ar muer t aporot r osmi cr oorg ani smos.Est af aseest arepr esent adaen l afigur ay enl aecuaci ón:
C5H7NO2 +5O2
bac t er i as
5CO2 + 2H2O + NH3 + e ne r g í a
Eta$a de oidaci&n
2OD-CTO' 3I,.E' CO4 4O ,O6 – etc
DE'ECO O*+,ICO '8ntesis
E,E*1. es$iraci&n end&gena
Fi g . Oxi da c i ó nys í nt e s i se ne lc r e c i mi e nt o ,-E!.' C/-.' 'ustancias orgánicas esta7les
( b)Procedi mi entoExperi mental :
Lapr uebaesmuyut i l i zadaenaguasr esi dual esyaguasnat ur al esparadet er mi nar l a cant i dad de ox í ge no co nsumi do en l a ox i daci ón de l a mat er i a or gáni ca bi odegr adabl eye npl ant asdet r at ami ent opar aconoc ers uefici e nc i ae nl ar e mo c i ón de mat er i alor gáni co.La prueba f ue i deada y per f ecci onada en I ngl at er r a porl a Roy alCommi ss i on haci aelaño1900 yen 1909 Phel pspr opusounaf or mul aci ón t e ó r i c a . I ni ci al ment esei ncubó l amuest r adeaguacomot al ,mast ardesei deól adi l uci ón de l a mues t r a con agua dest i l ada a l a que sehan agr egado sal esy nut r i ent es esenci al esal osmi cr oorgani smos,est ai nnovaci ón hi zoposi bl el aprueba en aguas concual qui erconcent r aci óndemat eri aorgáni cabi odegradabl e. I ni ci al ment ese mi di ól a demanda de oxí geno a l osci ncodí as de i ncubaci ón,se adopt ar on ci ncodí as debi do a que elt i empo de fluj o de l os r í os mas l ar gosen I ng l a t e r r aesdec i nc odí a s. La prueba de l a DBO es t a suj e t a a numer os as l i mi t aci ones ,t al es co mo l a t emper at urade i ncubaci ón,l os mi cr oorgani smos y eli nócul o en l as bot el l as,l a nat ur al ezadel oscompuest osaserdegr adadosyot r asquesedescr i ben adel ant e. Dees t a maner a,l a DBO esuna medi da apr ox i mada delox í ge no nece sar i o par a oxi dar l a mat er i a or gáni ca, di mensi onar pl ant as de t r at ami ent o de aguas r esi dual es,medi rl a efici enci a depr ocesos det r at ami ent o bi ol ógi co yelgrado de pol uci óndecuer posdeagua. En gener alsehacendi l uci onesendupl i cados,demaner aquedespuésdelperì odo de i ncubaci ón a t emperat ur a const ant eexi st a un oxí geno di suel t or esi dualy un consumomí ni mode2 mg/L.A cont i nuaci ón sei l ust r acomosedebense l ec ci onar l asdi l uci onesparabot el l asde300mL.
a) Mi daelOD enelaguadedi l uci ón,porej empl o8mg/L b) ElOD enl abot e l l al l e nadeaguadedi l uc i ón =300x8/1000= 2. 4mgdeO 2 c) Sees t i maquel aDBQ deldese choe sdelor denda200mg/La500mg/L. d) Par aDBO =200mg/L.1mLdemues t r ademanda200/1000 =0. 2mgdeO 2 e ) Par aDBO 500mg/L.1mLdemues t r ade manda500/1000 = 0. 5mgdeO 2.
Síses i embran2y5 mLdemues t r a,l osconsumosdeoxí genopr obabl ess er í an de 1. 0 mg par al as DBO e spe r adas de 500 y 200 mg/L
r e s pect i v ame nt e. Se
acost umbr aapr epar arcuat r obot el l asconcadadi l uci ónysemi deel .O, D dedonde el l asyl asot r asdossel l evan al ai ncubadora,deest amaner aelcal cul odel aD80 sehacesegún l aec uaci ón:
BOt( mg/L) ( ODo OD f)
. . . ( 3
Donde: DBO: Demandabi oquí mi c adeo xí genoal ostdí as ODo: Ox í g enodi s ue l t oi ni c i ale nl adi l uc i ó nant e sdei nc ubar OD : Ox í g e nod i s ue l t ofi nale nl abo t e l l ade s pué sdei nc u bar f X: Mi l i l i t r o sdemue s t r ai nc ubado se nl abo t e l l a 300:Vol umendel abot el l adeDBO,enocasi onessemi deel vol umende c a dabo t e l l ape s ándo l av ac í ayl l e na.
( c)Resul tadosdel aPrueba: Los r esul t ados de l a prueba son una medi da ar bi t r ari a que permi t e es t i marl a cant i daddeoxí genon ecesari oparaoxi darl amat eri aor gáni cabi odegradabl e. Síntesis Síntesis Dur ant el aprueba del aDBO l amat er i aorg áni caseest aoxi dando,cada dí aque Todo el t desecho t r anscur r ehayme nosmat er i albi odegr adabl e,asuvezau men aelmat er i alcel ul ar Material orgánico se consume
Orgánico
si nt et i zado has t a un máxi mocuando seagot a elmat er i alor gáni cobi odegr adabl e, Remanente ent oncessei ni ci al aaut ooxi daci ón delmat eri alsi n t et i zadoycont i nual ademanda DBO deoxí geno.En l afigur a( abaj o)serepres ent aelej er ci ci ogener aldel aDBO en el Material Orgánica
t i empo.Esneces ar i odest acarun r eces o enelej er ci ci odel ademandadeoxí geno Oxidada quesepr esent acuandoseagot al amat er i aor gáni caysei ni ci al aaut ooxi daci ón, es t er ece so esbi en mar cado en ensayos con sust r at os sol ubl es,no asíen l as pruebas con aguas r esi dual esdonde hay var i oscompues t osorg áni cossuj et os a oxi daci 6nsi mul t áneay/osecuenci al .
O H C E O S E D D O L M E O D C E T E S N R E L A S A V E I R U P Q X E E O E N D E E G U I P X O Y
Producción !
Células producidas "limento consumido
TIEMPO EN DÍAS
Fi g. Rel a c i ó ne nt r eDBO,ma t e r i a lo r g á ni c oys í nt e s i se ne lt i e mp o
( d) Limi taci onesdel apruebadel aDBO: Losr esul t adosdel aDBO est ánsuj et osaunaseri edel i mi t aci onesr el aci onadascon l a pobl aci ón mi cr obi al dur ant e l a prueba, l a ni t r i ficaci ón de compues t os
ni t ri ficabl es, l a prese nci a de compuest os t óxi cos, l a pres enci a de al gas y l a t emper at uradei ncubaci ón.Enest asecci ónsedi scut enest asl i mi t aci ones.
%. C#ncent!ación de Mic!##!"anis&#s en e' Inóc$'#: En l a si embr a del asmues t r as paradet er mi narl aDBO,gener al ment eenl amues t r ahaymi cr oor gani smosque oxi dar an l a mat er i a or gáni ca dur ant el a prueba.En ocasi ones es nec esar i o pr eserv arl asmuest r asagr egandoáci dosul f 1ri coconcent r adouot r ocompuest o quemat al osmi cr oor gani smos,enest oscasosesneces ari oagr egarun i nócul o, i gualsucedecon al gunosdesec hosi ndust r i al es. En generaleli nócu1o puede oxi darl a mat er i a or gáni ca si gui endo vari os pat r ones que r esponden a:i )l a concent r aci ón demi cr oorgani smos;j i )elqueest én adapt adosonoaoxi darl os compuest os or gáni cosdeldesecho y i i i )adaptados o no a l a t emper at ur ade i ncubaci ón.Enl afigur aadj unt a ser epres ent anl asal t er aci onesdel aDBO con r e f e r e nc i aali nó cul o . +6 I onesdeCu++,Cr ,Pb+ ,Ni ,Zn,As,CN,Hgy (. C#&$est#s Tóxic#s en e' Desec#:
compues t oscomo elcl or ur o de mer cur i o y cl or ami nas i nhi ben o r et ar dan l a acci ón mi cr obi al .En es t af or ma l oscompues t os t óxi co en aguas y desec hos conducen a r esul t ados al t er ados de l a DBO, es posi bl e acl i mat ar ci er t os mi cr oor gani smos a co ncent r ac i ones dadas en t óxi co s. En l a figura
se
r epr ese nt an l osre sul t adosdel a DBO,sísemi de dur ant euna sec uenci a de v ar i osdí as.
Fi g.Curvast í pi casdel aDBO coni nócul osnoal i ment adosocompuest ost 6xi cos.
Cur,a en el caso -ue hu+ieran organismos nitri.icadores en concentraciones altas
t r i ficaci ón de compues t os *. Nit!i+icaci,n de C#&$est#s Nit!i+ica'es: La ni ni t ri ficabl esl l evaar esul t adosmasal t osdel aDBO ydi fic ul t al anitrogenosa eval uaci ón e DBO) Demanda de Od & O l a const ant e degr adaci ó n K.En cl i mas cál i dos de demanda ni t r oge nosa se B D
ej er cedesdeelpri nci pi odelperí ododedescomposi ci ón del amat eri aorgáni ca e na gua sna t ur a l e s .Ej e mpl o :Ca l i f o r ni aye lt r ó pi c o
Demanda car+onacea de O &
Para ev i t arl a ni t r i ficaci ón escomún hoy dí a usarpr oduct os quí mi cos para el i mi narl aacci ón del asbact eri asni t ri ficadoras.Al gunosmét odosdesupri mi r # $ %# %$ &# l ani t r i fic a c i ó ns o n: i )pa s t e ur i z a c i ó n del amue s t r as e gui dadei no c ul a c i ó n,i i ) T'(MPO () D*"S aci di ficaci ón y neut r al i zaci ón segui da de i nocul aci ón,í i i )uso de compuest os quí mi cos como t ri cl oromet i lpi ri di na que i nhi be l as ni t r osomas y i v)agregar amoní acocomof uent edeni t r ógeno,Ej empl o:Cl orurodeamoni o. La ss i g ui e nt e sr e ac c i o ne si l us t r a nl ani t r i fic ac i 6n:
2NH3 + 3O2 2NO – 2 +2O2
Ni t ros omas
Ni t r o ba c t e r i a
2NO – 2 – 2NO3
Fig.DemandaCarbonáceayNi t r ogenosadeoxí geno Ot r ospr oduct osquí mi cosqueseusanparael i mi narl ani t ri ficaci ónson: Thi our ea,al l i lThi our e a.
.
Lasal g ass i nt e t i z a no xí g e noenl al uzy P!esencia de A'"as en 'as /#te''as de D/O: consumen oxí ge no en l a osc ur i dad par ar es pi r aci ón y no oxi dan mat er i a or gáni ca,suprese nci aenl asbot el l asdeDBO al t er al osresul t adosdel aDBO. Sehanhechoest udi ossobr eelef ect odel asal gasenl asmedi ci onesdel aDBO .
DBOC
LaFi g ur aaba j oi l us t r al a sde s v i a c i o ne spr o duc i da spo ra l g a se nl a sbo t e l l a sde DBO.
Con algas en la oscuridad DBO normal
T 0 &# 1C
O B D
O B D
Con algas enDBO presencia de lu/ a &# 1C DBO a menos de &# 1C
#
#
$
$
T'(MPO () D*"S T'(MPO () D*"S
0.
Fi g.Curv asdel aDBO enPre senci adeAl gas.
i empo l a DBO t ot alde un La Te&e!at$!a de Inc$ación: Aunque en elt compues t oorg áni coodesec hoesl ami smaseacualf uer el at emper at ur aaque sepr oducel a oxi daci ón,l a vel oci dad conqueseoxi da eldesecho esdi f er ent e par a cada t emper at ur a.Est o nos l l evaa consi derarque en ell abor at ori o se obt i enenr esul t adosdei ncubarl asmuest r asa20° C yqueen l anat ur al ez al as demandasdeoxí genosonmasal t assil ast emper at ur assonmayor esomenore s sil at emperat ur a esmas baj a.Est as vari aci onessei l ust r an en l a figur a y obedec en a l os mi smos pri nci pi os de l as r eacc i ones quí mi cas a di f er ent es t emperat ur as.
Fi g.Resul t adosdeDBO adi f er ent est emperat uras Phel ps y St r ee t er encont r ar on exper i ment al ment e que l a ve l oci dad de l a r eacci ónvarí aconl at emper at urasegúnl aexpr esi ón: 1
K
T1 θ(
,
on e:
θesunaconst ant et ér mi caqueesi guala1, 047parat emper at ur asent r e10y 37° C.Est udi osmasreci ent espr oponenot r osval oresparaθasí : θ=1, 135paraTde4a20° C θ=1, 056paraTde21a30° C Ade má sθv ar í ase gúne lt i podeaguasaanal i z ar .Moor ee ncont r ó: θ=1, 2026paraaguader í o θ=1, 145a1, 065paraaguasser vi das.
/1/1
M5#"S "4 "4#43MI'ACI6' "4 .A "&17
Losmét odosson:pori nst r ument aci ónypor di l uci ónmedi ant ee lOD.
A. MÉTODOS INSTRUMENTALES.Semi del aDBO pordi l uci ón medi ant eun oxi mét r odel aborat or i o.I noLab Oxi Le v e l2 .
Se mi de l a DBO por aut ocont r ol ,e s un pr oce di mi ent o prác t i co medi ant e el desarr ol l odelsi st emaOXI TOPquemi del aDBO si nmer curi o.Ej em.Oxi t opI S6
B. MÉTODO DE DILUCIÓN POR EL OD.( a) Pr ocedi mi ent oDi r ect o. -
Sel l eval amuest r aat emper at urade20º C yai r earl acon ai r eparai ncr ement aro decr ecerelcont eni dodegasdi suel t odel amuest r a. Luegodosomásbot el l asde DBO s el l enan con l a mues t r a; por l o me nos en una s e anal i z ae l OD i nmedi at ament eyl asot r assei ncuban por5dí asa20 º C.Despuésde5 dí asse det er mi na l a cant i dad deOD que per manece n en l asmues t r asi ncubadas yse cal cul al aDBO5 pordi f er enci ader esul t adosdel5ºdí a,deaquelobt eni doelOº d í a . Conmues t r asenquel aDBO a5dí asnoexc edaa7ppm noesnece sar i adi l ui r l a,
( b) EnsayosdeDi l uci ón ( normal ) . -
v e r s a ss o l uc i o ne spa r ac ubr i rt o doi nt e r v a l odepo s i bl e sv a l o r e s 1. Sepreparan di del aDBO.Ell at abl aadj unt asei ndi can l osi nt erval osdeval oresdel aDBO que pue dan se r me di das c on v ar i as di l uc i ones bas adas en mez cl as porce nt ual esypi pet eodi r ect oenbot el l asde300mLdecapaci dad.
DO MEDILE CON DI#ERENTES DILUCIONES DE DE LA LA MUESTRA MUESTRA
Empl eandomezcl as porcentuales
Por pi peteo di recto a botel l as de300mL
% mez cl a I nt e r v al o sde v al or e sdel a DBO
mL
01 0,
20000–70000
0 , , 02
02 0,
10000–35000
0, 05
05 0,
4000–14000
0, 1
0, 1
2000–7000
20 0,
0, 2
1000–3500
50 0,
0, 5
400– –1400
1, 0
1, 0
200–700
2, 0
2, 0
100–350
5, 0
5, 0
40– –140
10,0
10,0
20–70
20,0
20,0
10–35
50,0
50,0
4– –14
100, 0
100, 0 ,
0-7
30 0 00,
I nt e r v al o sdev al o r e s del a DBO 30000–105000 12000–42000 6000–21000 3000–10500 1200–4200 600– –2100 300– –1050 120–420 60–210 30–105 12–42 6–21 0–7
0–7 el l a de DBO se debe ut i l i z ar ot r a de cont r ol( BLANCO O 2. Para cada bot TESTI GO) ,bot el l a úni came nt e de agua de di l uc i ón que pue de c ont enerl a si embrayl osnut r i ent essisehan r equer i do,per onol a mues t r a.Cada 24 hor as,s e debe sacarl a bot el l a muest r a y elbl anco cor r espondi ent e de l a i ncubadoraydet er mi narelOD.enmg/L odosl ospr opósi t ospr áct i cos,elcál cul odel aDBO pore lmét odode 3. Parat di l uci ónpuedeserhechoporl assi gui ent esf ormul as:
OD Ox i g e nodi s ue l t ode lbl a nc o ,a lfinde lpe r í o dodei nc uba c i ó n. b :
ODfs:
Oxi genodi suel t oen l adi l uci ón demuest r a, alfin deperí odo de
i ncubaci ón ODis :
Oxi genodi suel t opr esent eenl amuest r ano di l ui da. Ec ua c i ó n( 1) : Pa r adi l uc i o ne se n% Ec uac i ó n( 2) : Pa r adi l uc i o ne spo rpi pe t e o.
4jm1,1 'e trata de determinar la DO de un agua residual# En una 7otella de 600 m se colocan "0 m de agua residual $rocediendo luego a rellenar la 7otella con agua de diluci&n :ue contiene la siem7ra 7acteriana ; los nutrientes# En $aralelo se llena otra 7otella de control de 600 m con agua de diluci&n# .m7as 7otellas se incu7an durante 5 d8as a 40
Concentraci&n de OD en la muestra inicial OD is > 40 mg?
(4)
Concentraci&n @nal de OD en el agua de diluci&n (7lanco) OD A 7 > > B0 mg? (6)
Concentraci&n @nal de OD en la 7otella muestra ODA s > 64 mg?
Determinar la DO de esta muestra de de agua des$us de 5 d8as de incu7aci&n (denominado en adelante como DO 5)#
Solución $
2artiendo de la ecuaci&n (4) $ara una diluci&n $or $i$eteo se tiene= DBO (mg/L) =
=
ODbf - ODsf
8 - 3,2
x
x
300 0
V b V s
-
-
ODb - ODsi
8 - 2
=
4,8
30
- 8 + 2
= 138 mg/L
/181 M4"I"A "4 .A "& 4' 9U'CI6' "4. #I4M2 : "4 .A #4M243A#U3A17
Enunper í odode5dí asquedur aelensayodel aDB l egaaoxi darent r e í DBO sel el60y70% del amat er i acarbonosa.Si nembar g o aoxi daci ónbi oquí mi caes g ol l un pr ocesol ent o,cuyadur aci ón esen t eor í ai nfini t a,en un per í odo de20 dí as,sec o mp et al aoxi daci óndel95–99% asumi endoquel at emper at ur aes o mpl de20º C comounval ormedi or e pr e se n at i vo. e e nt
Lo sr e s ul t a do sobt e ni do sadi f e r e nt e st e mpe r a t ur e r á n di s t i nt o s ,de bi doa a ss que l as ve l oci dades de l as r eac ci ones bi oquí mi cas son f unci ón de l a t emper at ur a.
Phel ps pr opuso un model ot eór i co de ej er ci ci o de l a DBO que seaj ust a sat i sf act ori ament ear esul t adosexper i ment al es.En basealpri nci pi odeque en un t i empo dt s e ej er ce una demanda dLt que es pr o p o ci onala l a o p or demandare manent eoquenosehaej er ci do,seobt i enel aexpr esi ón:
Lt t
=
−
KLt
. . .a
Lt
: Concent r aci óndemat er i aor gáni caenunt i empot( mg/L)
K
: Const ant edebi odegradaci ón( d-1)
d!t
l o c i da ddede s apa r i c i ó ndel ama t e r i ao r g á ni c apo r o x i da c i ó n d t : Ve bi o l ó gi c aae r o bi a . Est aesuna r eac ci ón depr i meror den enl aquel acant i dad deDBO *
( consumode
oxí geno)quese ej er ceen un i nt erv al o de t i empo espr opor ci onala l a mat er i a or gáni care manent eoDBO quenosehaej er ci do.I nt egr andol aecuaci ón ( a)desde elt i empot=0corr espondi ent eal aconcent r aci ón i ni ci aldemat eri aorgáni caLoy elt i empotquecorr espondeal aconcent raci ón Lt s et i e ne: .,
[l nLt] o = −K. t L l n t = −K. t o t=
Donde:
t Lo. e K. −
. . .( b)
K esl ac onst ant edebi odegr adaci ón en base e yk e sl acons t ant e en
bas e10.
"
K 2. 303
Alhacerl are pr esent aci ón gr áfica *
del aDBO ej er ci da dur ant eunasecuenci ade
dí as seobservaque,cadadí aseej er ceunacant i dadquer esul t apr oporci onal al a DBO porej er ceromat er i aorgáni cabi odegr adabl er emanent e.
Demanda carbonoa ma n!"ro#enoa de o$!#eno Demanda carbonoa %&"!ma de o$'#eno t % % a $ r o a d # " r ! O B D
Lo Lt
Lo ( L ) demanda carbonoa de o$!#eno
Lt
yt DBO5
L * D+O carbonoa re"an"e,
t
yt =DBOt= Lo( 1–e–.K.t)
Lt
&
t (días)
L ) Demanda carbonoa re"an"e en e& "!em-o " * " .O/ necear!o -ara o$!dar &a ma"er!a or#0n!ca re"an"e1 necear!o & L$o ) Demanda & & carbonoa & & %&"!ma &.D+O %&"!ma & & & -ara o$!dar &a ma"er!a or#0n!ca -reen"e a& -r!nc!-!o1
'Lo ( L ) Demanda carbonoa *de o$!#eno + .D+O a"!2ec3a4*, O/ 5"!&!6ado -ara o$!dar &a ma"er!a or#0n!ca en e& "!em-o " *"1
Enl afigur a…. ,ser epr es ent aenunacur val aDBO ( yt)e j e r c i dae ne lt i e mpo( t )ye nl a ot r acurv al aDBO ( Lt)r emanent een elt i empo( t ) .Consi derandoayt comol amat er i a o r g á ni c ao x i da daha s t ae lt i e mpot ,s et i e ne :
yt=Lo –Lt
( c )
Teni endoencuent al asecuaci ones( b)y ( c)obt enemos:
*
yt =DBOt =Lo
7
Lt = Lo ( 1 ( 1
*
7
7
e
.
)
7
10
7
k. t
)
. . . ( d)
Lascurv asLy Lo –L i ndi can l aoxi daci ón delcar bono( DBO car bonosa)del a
mat er i a or gáni ca a CO2 y ag ua. Si n embar go , de s pués de 5 a 10 dí as l os compuest osni t r ogenadoscomi enzanaseroxi dados.Lal í neapunt eadadel acurv a en l a figur a… i ndi ca elef ec t o en l a demanda de oxí ge no cuando elni t r óge no pr esent een l osr esi duosseoxi daen l a conver si ón ( ni t ri ficaci ón)delamoni aco en ni t r at os.Est e ej er ci ci o de l a DBO en una seg unda et apa sepuede i nhi bi ren l a prueba de DBO con l aadi ci ón deagent esquí mi cosapr opi ados.( r ef .Gl ynn,pag. 426) *
Enl at abl aadj unt asepr esent aval oresparal aconst ant eK( base10)a20º C paral a oxi daci óncarbonosa.
,=
;
9uente de contaminación
(7ase "0)
orgánica Aguafluv i al
0. 10
Aguasne gr asdomé s t i ca
0. 17
Sol uci óndegl ucos a
0. 25
* Co mos ev ee nl at a bl al o sv a l o r e sdel ac o ns t a nt eke sa pl i c a bl ea2 0º C,pa r ao t r a s t emper at ur as se puede ut i l i zar l a expr esi ón de Van’ t HoffAr r heni us par a modi ficark.
4jm /1 'e ha medido la DO de un desecho ; la constante de degradaci&n a 40
"B0 mg? > 045 d –" # 'i > "0FG determine= a) a DO Hltima 7) a DO des$us de 6 d8as c) a DO5 en la naturalea si la tem$eratura media del agua es de 45
Solución$ a)
Cálculo de la DO Hltima (o)= y= 1-10 t DBO5 = L o( 1 K 0, 25d= = = 0, 1085 , 303 2, 303
a
o=
o=
-
=
-0 , 1 085x5 1-10
0, 7135
=252mg/L
b)Ladema nda( DBO)al os3dí as : t y3 =Lo( 1-e-. )=252( 1-e- ,
x
)
=252( 1-0, 4714)=252( 0, 5276)= 133mg/L
c)LaDBO5 enl anat ur al ezaa25º C
Kt=Kθ 20
( t-20)
25-20) K25 =K20 θ(
= 0, 25x1, 047
=0, 25 x1, 258=0, 3
-0, 31 x5
4jem1 81
Determinar la DO de " d8a ; la DO Hlitma de la $rimera Aase $ara un
agua residual cu;a DO a los 5 d8as a 40 0#46 d" Solución$
4jem1 >1
'e ha medido la demanda 7io:u8mica (DO) de una muestra de agua
residual a 4 ; B d8as ; los resultados o7tenidos $ara la DO Aueron de "45 ; 445 mg? res$ectiJamente# Determinar el Jalor de la DO a 5 d8as a$licando el modelo cintico de $rimer orden Solución$ os datos= DO4 > "45 mg?
a
t>4d
DOB > 445 mg?
a
t>Bd
DO5 > K
a
t>5d
Lodelo cinCtico= DOt >;t > o (" e #t ) t >tiem$o (d)
(a) .$licando el modelo cintico $ara la DO en 4 ; B d8as se tiene= DO4 > o – 4 > o(" – e – 4 ) M
DO4 > "45 mg?
(") DOB > o – B > o(" – e – B ) M
DOB > 445 mg?
(4) 'ustitu;endo los Jalores de DO en am7as ecuaciones ; reordenando trminos se o7tiene una nueJa relaci&n= o(" – e – 4 ) > "45 (" e 4 ) 5 > B (" e ) 9
NNN (6)
o(" – e – B ) > 445 (7) a soluci&n de la ecuaci&n (6) $ermite encontrar el Jalor de la constante de
7iogradaci&n ()# -n cálculo a$roimado $ara se
$uede realiar mediante un cam7io de Jaria7le en dicha ecuaci&n= 'i e – 4 > ; M e – B > ;F ; la ecuaci&n (6) se transAorma en= " ; 5 > F 9 " ; " ; 5 > 4 4 (" ; )(" P; ) 9 " 5 > 4 (" P;)(" P; ) 9 9 NNN (F) 5 (c) a ecuaci&n (F) es una ecuaci&n cH7ica :ue tiene tres ra8ces de (" P;)(" P;4 ) >
soluci&n ; s&lo una será Jálida $ara hallar el Jalor de # 2or lo tanto la soluci&n $or esta J8a resulta un tanto com$leQa e inadecuada# (d) 'e $uede realiar a$roimaciones tomando Jalores $ara dentro los interJalos :ue corres$onden $ara las aguas residuales# 2or eQem$lo con la reAerencia de iel; ($ag#F"R) se tiene la siguiente inAormaci&n $ara los Jalores de = (7ase)(d
–"
)
.gua residual tratada SSSSSSSS##
0"0 – 045
.gua residual no tratadaSSSSSSS#
065 – 0G0
(e) .sumiendo Jalores $ara dentro de estos interJalos se o7tiene o $ara am7os $er8odos de tiem$o (4 ; B d) 7uscando las a$roimaciones mas cercanas $osi7les=
'i >0"0
"45 " 4G"B64 % 0"0 "45 "45 > >RB9FR 04 " 4G"B6 0"B"6
o4 >
445 " 4G"B6 B % 0"0 445 445 > > >F0B65 0B " 4G"B6 055"
oB >
DiAerencia de o4 – oB > RB9FR – F0B65 > /?,@,,
"45 " 4G"B64 % 046 "45 "45 > >669 0FR " 4G"B6 06RBG
'i >046
o4 >
445 " 4G"B6 B % 046 445 445 > > >4RGFB "BF 0@$%2 " 4G"B6
oB >
DiAerencia de o4 – oB > 669 – 4RGFB > ,@(/ 045 este es el máimo Jalor de $ara un agua residual tratada "45 o4 > " 4G"B64 % 045 "45 "45 > >6"B 05 " 4G"B6 06965 445 oB > " 4G"B6 B % 045 445 445 > > >4R0 4 0@$&%' " 4G"B6 DiAerencia de o4 – oB > 6"B – 4R0 > (? 0=-/ 0@8(
'i >06G5
"45 " 4G"B64 % 06G5 "45 "45 > >46R94 0G5 " 4G"B6 054GR
o4 >
445 " 4G"B6 B % 06G5 445 445 > > >46RG9 6 0@()02 " 4G"B6
oB >
DiAerencia o4 – oB > 46R94 – 46RG9 > 0@,8 46G mg? ; > 06G5 d–" calculamos la DO a 5 d8as (DO 5)= DO5 > o – 5 > o(" – e – 5 ) > 46G (" – 4G"B6
– 5 06G5
)
> 46G ( " – 4G"B6
– " BG5
)
> 46G ( " – 0"56F) > 46G (0BFRR) "&( /0, mg /-. (h) 'e $uede intentar resolJer este eQercicio utiliando una inter$olaci&n $ara la DO en 5 d8as entre los dos $er8odos de tiem$o (4 ; B d8as) con las DO conocidas# 'in em7argo ste es un mtodo alternatiJo con@a7le cuando la Jariaci&n de la cintica en el tiem$o es lineal ; no e$onencial como lo :ue ocurre realmente en la 7iodegradaci&n de residuos l8:uidos#
TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
7
Hoyendí a,l agranmayorí adepaí sesdesarr ol l adoscuent an conunal egi sl aci ónque o bl i g aal a si ndus t r i a sar e al i z a run t r a t a mi e nt oa s usag ua sr e s i dua l e spa r ae v i t a r l a cont ami naci ón de l os cause sr ec ept or es . Por l ot ant o, e n un pr oce so de t r a t a mi e nt oe si mpo r t a nt et i pi fic aral a sa gua sr e s i dua l e s ,e nl aques ede bei nc l ui r : Lade t e r mi na c i ó n desuscauda l e s ,s uc ar a c t e r i z a c i ó nf í s i c aq uí mi c aybi o l ó gi c ayl a ev al uaci ón de su poderc ont ami nant e,ant esde i ngr es ara una Pl ant a para sus di v e r s a se t a pa sdet r a t a mi e nt o .
LasPl ant asdet r at ami ent odeaguasr esi dual esut i l i zan gr an vari edad demét odos parar emov erl osc ont ami nant es ,l osmasc omunessonunacombi naci óndemé t odos f í s i c os ,q uí mi c osybi o l ó gi c o s,Ex i s t e nt r e sni v e l e sdet r a t ami e nt odeag uasr e s i dual e s e npl a nt a s:Pr i mar i o ,Se c unda r i oyT e r c i a r i o .
Eng e ne r a ll ai ns t a l a c i ó nc o mpl e t ac o r r e s po ndeal aq uet i e nel o st r e st i po sde t r a t a mi e nt o .
Losni vel esder emoci óndel oscont ami nant essegúnseaelt r at ami ent oson:
7. 1. TRATAMI ENTO PRI MARI O
APLICACIÓN DESCRIPCION • •
D"*l"s"s . smos"s
Ope$a+"oes #4s"+as U"ta$"as Rec5-erac!7n de ma"er!a&e de& -roceo8 e&!m!nac!7n de 7&!do d!5e&"o,
• •
Dest"la+"
E&!m!nac!7n de 7&!do d!5e&"o8 e-arac!7n de re!d5o &'95!do -ara 5 rec5-erac!7n o e:ac5ac!7n,
• •
#"lt$a+"
• •
#lota+"
• •
T$as1e$e+"a !e gases
E&!m!nac!7n de 7&!do 5-end!do, E&!m!nac!7n de& &'95!do 5-end!do o en 2&o"ac!7n de -ar"'c5&a 7&!da Ad!c!7n ; e&!m!nac!7n de #ae8 e&!m!nac!7n de ace!"e :o&0"!&e, E&!m!nac!7n de ma"er!a -ar"!c5&ada8 2&7c5&o b!o&7#!co8
• •
Se!"meta+"
2&7c5&o 95'm!co8 concen"rac!7n de &odo, E&!m!nac!7n de #raa8ace!"e ; ma"er!a en 2&o"ac!7n
• •
Sepa$a+" !e g$asas E&!m!nac!7n de con"!"5;en"e re!d5a&e o&5b&e8
• •
Et$a++" !e sol3etes
rec5-erac!7n de ma"er!a& o&5b&e en e& -roceo
DESCRIPCION
Ope$a+"oes 5u4m"+as U"ta$"as
• •
A!so$+"
E&!m!nac!7n de com-5e"o or#0n!co o&5b&e
• •
Coagula+" . 1lo+ula+"
E&!m!nac!7n de ma"er!a co&o!da&
• •
Ite$+am%"o ""+o
Rec5-erac!7n de com-5e"o e !one e-ec'2!co8 e&!m!nac!7n de com-5e"o !on!6ado or#0n!co e !nor#0n!co,
• •
Neut$al"6a+"
• •
Re!u++"
• •
So$+"
Con"ro& de& -H, Con:er!7n de com-5e"o o&5b&e a 2orma :o&0"!& o -rec!-!"ada -ara 5 e&!m!nac!7n, E&!m!nac!7n de com-5e"o or#0n!co o&5b&e ; de c!er"o !nor#0n!co o&5b&e,
omedi odi ar i odeun r í opequeñodur ant ee lmesmáss ec oesde100L/s.Si Ej em. 3. Unfluj unapl ant adet r at ami ent odeaguasr esi dual essi empr epudi er apr oduci runefluent e conunaDBO5de20mg/Lomenos.¿Aquepobl aci ónpudi er adars er vi ci o,sil aDBO 5 enelr í odes puésdel adi l uci ón nodebese rmay ora4 mg/L?.Supongaquenohay cont ami naci ón r í oarr i ba yqueelconsumodeaguaporvol umenuni t ari oesde400 L/dí axpers ona
Solución:
7. 2.TRATAMI ENTO SECUNDARI O
Seent i endeport r at ami ent osecundari o( TS)al adegr adaci óndel amat er i a or gáni ca pr esent een elagua r esi dual ,medi ant eun bi opr ocesol l evado a cabo por mi cr oor gani smos que ut i l i z a di c ha mat er i a or gáni ca co mo nut ri ent es.EnelTS elobj et i voesr educi rl aDBO del asaguasr esi dual es,
yaseai ndus t r i alour bana.
Bási cament eesunt r at ami ent obi ol ógi coqueut i l i zami cr oorgani smospara l l ev ara cabo un pr oc eso de DI GESTI ON AEROBI A o ANAEROBI A de l a ma t e r i ao r g á ni c aye l i mi na re s t et i poder e s i duo .
agunas de Los pr oc eso s de di ges t i ón mas ut i l i z ados son: Las l e s t abi l i z ac i ó n,s i s t e masdel o do s ac t i v ado s,fil t r o s bi o l ó gi c o syc o nt ac t o r e s bi ol ógi c osr o t at or i o s.
1.(.%. Las La"$nas de Estai'i2ación 3LE).- Son depres i onesdet er r enoi mper meabi l i zadoensu f ondoyl i mi t adas port al udesensu per í met r o,l asquesoni nundadasyal i ment adascon LasLE pueden cl asi ficars een:Lagunasai r eadas,l agunasaer obi as, l a guna sana e r o bi a syl a sl a guna sf a c ul t a t i v a s :
READAS: ut El mé t odo de l as LAGUNAS AI i l i zan l as pr opi edades
nat ur al esdel as bact er i as o l as al gas para r educi relcont eni do de mat er i a or gáni ca, e n l as aguas r es i dual es. Dur ant e eldí a, l a f ot osí nt esi s de l as al gas pr ovee n el oxí geno neces ari o para l a r espi r aci ón de l as bact er i as.Por ej empl ol as l agunas ai r eadas de es t abi l i z aci ón que t i enen una pr of undi dad no may or de 1, 8m t r abaj an con bact er i as y se l l ev an más de 30 dí as en AEROBI AS de s t r ui rl o sr e s i duo s.
En l at abl a adj unt a aparece nl as pr i nci pal es caract er í st i cas de l os
Ca$a+te$4st"+a
A"$ea!a A"$ea!a
Ae$o%"a Ae$o%"a
Aae$o%"a
#a+ultat"3a
>8B ( 8?
<8>B ( <8
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<8= ( >8?
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E2!c!enc!a de remoc!7n de D+O .1
B< (
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@? ( B?
Concen"rac!7n de a&#a .m#L1
<
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Pro25nd!dad .m1 T!em-o de re"enc!7n .d1 Car#a or#0n!ca .G# D+OHaFd1
7.(.(.
L#d# Acti4# 3LA) .-
El l odo act i vo es un si st ema de t r at ami ent o sec undar i o, ai r eado mec áni cament e, en el cual , una part e de l os sól i dos bi ol ógi cos pr oduci dosen unt anquedeoxi daci ón ( f er ment ador)esr eci cl adol uego desepar ars eell í qui docl ari ficado( agua t r at ada)en un sedi ment ador secundari o.Elaguaat r at arqueusual ment epr ovi enedelt r at ami ent o pri mari o,esal i ment ado alt anque de oxi daci ón donde sepr ove e del oxí geno sufici ent e( i nyecc i ón a t r avés de di f usor es)para asegur ar c o ndi c i o ne sdeae r o bi o s i s .
En elsi st ema de l odos act i vados elO2 a di c i o na le s ut i l i z a do pa r a ac t i v arl asbac t e r i asae r o bi as .Es t o sl o do sac t i v ado sseadi c i o nane nl o s *Lamezcl aseagi t aut i l i zandoai r ecompri mi dodelcent r odelt anquel acual maxi mi zal aabsorci óndeloxi genodel aat mósf er a.Losmi cr oorgani smosenl os l o do sac t i v a do sox i da nl ama t e r i ao r g á ni c as o l ubl eyc ap t ur apa r t í c ul a ss ó l i da s para conve r t i r l as en ot r as de may ort amaño en pr es enci a de O 2 mol ecul ar di s ue l t o .
E/&u%t S S S
A/&u%t 0 So
T1 S OIDACION 0 2 r
SEDIMENTADOR SECUNDARIO
R"#"&o r r S
Purga d &odo P0 r 0 S
Elsi st ema de LA se usa pr ef er ent ement e,en elt r at ami ent o de aguas ser vi dasmuni ci pal es,dando a es t et i po de TS una mayorr el ev anci a,por cuant oper mi t et r at argr andescaudal esdeaguaenespaci osrel at i vament e pequeños.
1.(.*. 5i't!#s /i#'ó"ic#s 35/).- Lo s fil t r o s bi o l ó g i c o s o bi o fil t r o s ,s o nr e a ct o r e sdel e c ho fij o deo pe r a c i ó n c o nt i núa ,do ndee la guaat r a t a re se s pa r c i das obr el as upe r fic i ede ll e c hoy fil t r a daat r a v é sdeé l ,s i e ndor e c o l e c t a dapo re lf o ndo .Ale s c ur r i rs obr ee l l e c hoc a t a l í t i c o ,e la guac o nt a mi na dae nt r ae nc o nt a c t oc o nl abi o pe l í c ul a adher i daalmat er i aldesoport eyesdepur ada.
LTROSPERCOLADORES Losbi ofil t r os,sec onocent ambi éncomoFI yaqueno
fil t r an en r eal i dad l asaguasr esi dual es,si noqueact úan como“ l echosde cont act o” ,en dondel as aguasnegr as son ext endi dasporun di st r i bui dor
r o t a t o r i os obr el e c ho sc i r c ul a r e sq uec o nt i e ne nme di o si ne r t e sc o n unaal t a r el aci óndehuecos.
1 .(.. L#s C#ntact#!es /i#'ó"ic#s R#tat#!i#s 3R/C).Ll amados f r ec uent ement e co mo BI ODI SCOS, s on si s t emas que f uer on desarr ol l ados para obt enerelt r at ami ent o bi ol ógi co aerobi o de l as aguas r esi dual es.Est osdi scossemant i enen paral el osent r esiysedi sponen en t anquesdi vi di dosporpar edes.La al i ment aci ón deagua r esi dualpasa a t r a v é sdeés t o st a nq ue se ns e r i e ,def o r mat a lq uel o se j e sdel o sdi s c o ss e mant i enenl i ger ament epore nci madel asuper fici edell í qui do. E"a-a >
Agua $es"!ual +$u!a
E"a-a E"a-a /
C&ar!2!cador -r!mar!o
E1luete
E1luete C&ar!2!cador 1"al Sec5ndar!o Lo!o
Lo!o
- D!:!!one F
S#st$a d RBC
Losmi cr oorgani smoscont eni dosenelaguaat r at ar ,seadhi er ensobr et oda l asuper fici edel osdi scos,l osquehan si domecáni cament et r abaj adospara di sponerdeuna gr an ár eaporuni dad de vol umen.La bi opel í cul a cr ece has t aunes pes orde2a4mm yl ueg osev ades pr endi endopar amant ener l ossól i dosen suspensi ón.
Los FB y l os RBC son dos de l os pr ocesos mas comunes de l t r at ami ent o se cundari o de PELI CULA FI JA para aguas r es i dual esen cont act ocon mi cr oor gani smosadher i dosa un medi osól i do( l echofij o) , cuyosparámet r oscomparat i voss emuest r anenl at abl aadj unt a.
PROCESO
#"lt$o
PRO#UNDIDAD o t"empo
/m
CARGA; DO g/m9
?=<
COMENTARIO
Proceo
enc!&&o
pe$+ola!o$ !e
e"ab&e
con
alta 3elo+"!a!
e2!c!enc!a,
To$$e %"olg"+a
=m
> =<<
pl*st"+o8
;
baJa
Una -ro-orc!7n de e-ac!o :ac'o m0 a&"a ./ con"ra /1 de menor ob"r5cc!7n
CR a '9 :C
3
pol"et"leo8
?<<
Proceo
e"ab&e
;
con2!ab&e con baJa nece!dade
de
ener#'a,
const a de l oscomponent ese n elor den que EL SISTEMA DE FILTROS : si gue:Cr i bas, t anques de r emoci ón de ar ena, c l ari ficador pr i mari o, fil t r o ,c l a r i fic a do rs e c unda r i o ,s i s t e ma dede s i nf e c c i ó n yt r a t a mi e nt oy di s po s i c i ó ndel o do s . Est esi st ema puede serut i l i zado para t r at ami ent o aer óbi co de aguas r es i dual es i ndust r i aly domés t i cas y su ef ect i vi dad es de 85% par a r educi rl aDBO yl osSST.
7. 3. TRATAMI ENTO TERCI ARI O( TT) . r at ami ent oavanzado” Elt r at ami ent ot er ci ari o( alqueseconocet ambi éncomo“t t
esl aser i edepr ocesosdest i nadosaconsegui ru i daddelefluent esuper or unacal i al ade lt r a t a mi e nt os ec unda r i o .
Ene lt r a t ami e nt ot e r c i ar os er a l i z al o sp o ce s osde :Se par c i ó n des ól i do se n i s e pr a e suspensi ón, adsor ci ón en car bón act i v a d o se par aci ón de co mpues t os a d o ( o r g á ni c o s ) ,i nt e r c a mbi oi ó ni c o , s i si nv e r s a ,o x i da c i ó nq uí mi c a( c l o r a c i ó ny s c ,ó smo i c ozonaci ón) ,mét odosdeel i mi naci ón denut ri ent es( deN yP)ypr ocesosparal a puri ficaci óndeaguasre si dual es( ) Sono z o me me
En elTT elpropósi t oesre duci rc ont ami nant esambi ent al escomocompues t os f osf oradosyni t r ogenados,asícomoreduci relni veldemi cr oorgani smosen el aguaporconsi der aci onessani t ari as.EnelcasodeASM l adesi nf ecci ónesuna oper aci ón cl avedebi doal aal t acargade bac c ol i f or me sf e cal e s) , t e r i asf e c al e s( f pot enci al ment e pat óg enos que so n i nsufici ent ement e r emov i das en l os t r a t a mi e nt o spr e v i o s .
DIGESTOR ANAEROIO %"olg"+o)
Tam!6ado ; e-arac!7n de aren!&&a .2'!co1
Sed!men"ac!7n -r!mar!a .2'!ca1
O$!dac!7n aerob!a .b!o&7#!ca1
ed!men"ac!7n 2!na& .2'!ca1
Lo!os
Co&orac!7n .95'm!ca1
TRATAMIENTO PRIMARIO
TRATAMIENTO SECUNDARIO
TRATAMIENTO TERCIARIO Des"1e++"8
7. 4. DI SPOSICI ÓN DE LODOS.
Del ost r at ami ent osdeaguasseobt i enencomoproduct ossecun osde odos ndari el l r esi dual es que deben se r r at ados par a su di sposi ci ón final . Si n embar go rt ant es deben es t abi l i z a r se par ar emove ro gani smos pat ógenos y r educi r el a r or cont eni dodemat er i aorgáni ca.
La est abi l i zaci ón de l odos se hace por di ges t i ón aer óbi ca / anaer óbi ca o aument ando elval or delpH a mas de 12,l o cualr educe l os or gani smos patógenos.
Al gunosl odosl i mpi ossepueden ut i l i z arcomoacondi ci onador esdelsuel oya
quecont i enennut r i ent esc omoN,PyK.
EJERCI CIOS Y PROBLEMAS
2. 1. LaDBO a20º C y5dí asdeunaguar es i dualesde210mg/L.¿Cuálse r ál aDBO úl t i ma?. ¿Cuálser ál ademandaal os10dí as.Sil abot el l ahubi er asi doi ncubada a30º C,¿Cuál – 1 hubi er asi dol aDBO aci ncodí as?;k=0, 23dí a .
2. 2. Sehamedi dol aDBO deunamues t r aa2y8dí as,yl osr esul t adosobt eni dossonde125 y225mg /Lr espec t i v ame nt e.De t e r mi nare lv al ordel aDBO a5dí asapl i c andoelmo del o ci nét i codepri meror den.
2. 3. Lossi gui ent esdat osseobt uvi er on deun anál i si sdedesechosi ndust ri al esdespuésde5 dí asdei ncubaci óna20º C.eloxí genodi suel t or esi dualdelbl ancof ue7, 8mg/Lyauna di l uci ónde0, 1%,eldesagüet ení a2, 8mg/L. ( a)¿Cuálesl aDBO deldesagüei ndust ri al ? ( b)¿Cuánt oski l ogr amosdeDBO5 cont i ene100m 3 deesedesagüe1
/1>1
-n agua con una alcalinidad de 400 mg? como CaCO 6 tiene una concentraci&n de iones Ca4P ; Lg4P de "R0 ; F0 mg? res$ectiJamente# Calcular la durea total car7onatada ; no car7onatada#
2 . 5 .
Se ha anal i zado elagua de un ci r cui t o de r ef ri ger aci ón,obt eni éndose l os si gui ent es
v al or es ,Te mpe r at ur a:47º C,Al c al i ni dad:130mg /L, pH:7, 9,Sal esdi s ue l t as :150mg/L, Cal ci o:80 mg/L.I ndi carsielaguapr esent at endenci asi ncrust ant eso corr osi vas,yen casoposi t i vo,¿quémedi dasdebent omarsepar aevi t arl o?
2 . 6 . En elanál i si sdeunamues t r adeaguacon un pH de7, 5sehan obt eni dol ossi gui ent es r esul t adose nmg/L: Cat i ones:Ca+2:80, Mg+2:30, Na+:72, K+:6 Ani ones :Cl :100, SO4 2-:201, HCO3 -:165
Cal cul ar( enmgCaCO3/L)l adur ezat ot al ,dur ezaalcarbonat o,dur ezanocar bonat aday l aa l c al i ni dad.Cal c ul a rl o ss ól i do sdi s ue l t o st o t al e senmg /L
2 . 7 . Enunamuest r adeaguaresi dualsel l evaacabounanál i si sdesól i dossegúnelsi gui ent e pr ocedi mi ent o: 1. Ses ecaunfil t r ohast apesoconst ant ede0, 1258g. 2. Sefil t r an100mLdemues t r adeaguar esi dualbi enhomogenei zada. 3. Sesecaelfil t r oconl ossól i doshast apesoconst ant ede0, 2288g. 4. Sec ol ocan50mLdelfil t r adoenunacápsul adepeso95, 348g. 5. Lamuest r adelapart ado4seevaporaasequedadyelpesodec ápsul ay r esi duoe s de 95, 752g. 6. Tant oelfil t r ocomol acápsul asecol ocan en unamufla a600º C dur ant e1 h.Tr as e nf r i a r s ee lpe s ode lfil t r oe sde0, 1568ye ldel acá ps ul ade95, 610g . Det ermi naren mg/L: Sól i dost ot al es( ST) ,Sól i dosfil t rabl es,Sól i dossuspendi dos( SST) , Fr a c c i ó no r g á ni c adel o ss ó l i do sfil t r a bl e s ,Fr a c c i ó no r g á ni c adel o ss ó l i do ssus pe ndi do s ( SSV) .
2 . 8 . Paral adet er mi naci ón del aDBO úl t i mayl aconst ant eci nét i capar al aDBO deun agua r e s i dua ls ehar e a l i z a doune ns a y oobt e ni é ndo s el o ss i g ui e nt e sda t o s : Dí a:
0
1
2
4
6
DBO ( mg/L) :
0
32
57
84
106
8 111
Det er mi narl aconst ant ekyl aDBOu.
2 . 9 . Enal gunaspl ant asdet r at ami ent odeaguasres i dual esseempl eaoxí genoenri queci doen l ugardeai r ecomof uent edeoxí geno.Siseempl eaun gascon un 95% deoxí geno,al a pr esi ónde1at mósf er a.¿Cuánt oval drál asol ubi l i daddeloxí genoa20º C? Sil apl a nt as ee nc ue nt r aubi c a dae n Vi l l a ma r í ade lT r i unf o .¿ Cuá ls e r ál as o l ubi l i da d de l oxí geno?
2. 10.Un agua r esi dualcont i ene:150 mg/L de et i l engl i col ,100 mg/L de f enol ,40 mg/L de sul f ur oy125 mg/Ldeet i l endi ami nahi dr at ada( nobi odegr adabl e) .Cal cul arDQO,COTy DBO5 siK=0, 2d-1.
