UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR
FACULTAD DE INGENIERÍA, CIENCIAS FÍSICAS Y MATEMÁTICA CARRERA DE INGENIERÍA CIVIL QUIMICA SANITARIA
PARÁMETROS FÍSICOS Y QUÍMICOS DE AGUAS NATURALES Y RESIDUALES
INTRODUCCIÓN La alteración de la calidad del agua puede ser provocada tanto por efectos naturales como por la actuación humana deri de riva vada da de la act ctiv ivid idaad in indu dust stri riaal, ag agro rope pecu cuar aria ia,, do domé mést stic icaa o de cualquier otra índole, por lo que el análisis de los parámetros de calidad del agua se deba realizar a todo tipo de agu guas as (nat atur ural alees, re resi sidu duaale les) s),, in inde depe pend ndie ient nteeme ment ntee de su origen.
INTRODUCCIÓN La alteración de la calidad del agua puede ser provocada tanto por efectos naturales como por la actuación humana deri de riva vada da de la act ctiv ivid idaad in indu dust stri riaal, ag agro rope pecu cuar aria ia,, do domé mést stic icaa o de cualquier otra índole, por lo que el análisis de los parámetros de calidad del agua se deba realizar a todo tipo de agu guas as (nat atur ural alees, re resi sidu duaale les) s),, in inde depe pend ndie ient nteeme ment ntee de su origen.
DEFINICIONES Aguas Residuales: Aguas Naturales: Es aquella proveniente de fuentes naturales, tales como ríos, lagos, manant man antial iales es y ot otro ros. s.
Las aguas de composición variada provenientes de las descargas de usos munic mun icip ipale ales, s, in indus dustr trial iales es,, co come merc rcial iales es,, de serv se rvic icios ios agr agríc ícol olas as,, pec pecua uari rios, os, do domés mésti tico cos, s, incl in cluy uyen endo do fr frac acccio iona nami mien ento toss y en ge gene nera rall de cualquier otro uso, que hayan sufrido degr de grad adac ació iónn en su ca cali lida dadd or orig igin inal al..
PARÁMETROS FÍSICOS: PRESENCIA DE SÓLIDOS Material sólido presente en forma
En Suspensión S O D I L Ó S
de coloides o partículas muy finas, que causa en el agua la turbidez
Disueltos
Constituyen sales que se encuentran presentes que no pueden ser separados por algún medio físico, no son detectables a simple vista, pueden producir color
SOLIDOS EN SUSPENSIÓN Sólidos Volátiles Material orgánico. algas o microorganismos
Solidos Fijos Material inorgánico. arcillas, silicatos, feldespatos.
En el laboratorio se hace la distinción entre sólidos en suspensión que retiene el papel filtro y disueltos.
Los sólidos Disueltos se detecta cuando el agua se evapora y quedan las sales residuales en el medio que originalmente contiene el líquido. Analíticamente se miden pesando la cápsula con las sales residuales, una vez que el agua ha sido evaporada, y conociendo el peso neto de la cápsula es posible determinar la cantidad de sólidos disueltos por diferencia de peso.
SÓLIDOS VOLÁTILES Y NO VOLÁTILES:
La materia orgánica es susceptible de separarse por calcinación de la muestra. Para esto, la cápsula que retiene los sólidos en suspensión se calcina a 550ºC y el material orgánico se volatiliza en forma de bióxido de carbono y agua.
El material inorgánico es inerte y no volátil, por lo que es retenido en la cápsula y por diferencia de peso se pueden cuantificar los sólidos volátiles y no volátiles.
TURBIDEZ Producida por material en suspensión, como arcilla, material orgánico e inorgánico, plancton y hasta microrganismos.
Es una medida de la capacidad del agua para dispersar o permitir el paso de la luz en línea recta a través de una columna de agua Se lo considera importante por: Aspecto estético, dificulta la movilidad y reduce la eficacia en la desinfección.
TEMPERATURA El aumento de la temperatura modifica la solubilidad de las sustancias, aumentando la de los sólidos y disminuyendo la de los gases
La actividad biológica aproximadamente se duplica cada diez grados, aunque también tiene efectos letales para los organismos.
La temperatura se determina mediante termometría realizada “in situ”.
COLOR, OLOR, SABOR Determinables por los sentidos Color
Olor
Existen dos tipos de Color, el Real y el aparente; el primero se refiere al color del agua cuya turbidez ha sido eliminada, el segundo comprende el color debido a sustancias disueltas y a material en suspensión.
Es una sensación olfativa. Se determina con sucesivas diluciones de la muestra original con agua inodora (T≈ 40
ºC) hasta que es detectable.
Sabor
Es una sensación gustativa. Se hacen diluciones hasta determinar el umbral de percepción
PARÁMETROS QUÍMICOS: OXÍGENO DISUELTO (OD) se expresa como mg/L de oxígeno disuelto en la muestra de agua.
Se determina “in situ”,
Indicativo de calidad de un agua
OD
El valor mínimo de OD es muy relacionado con la contaminación del agua
La concentración máxima de OD depende del intervalo normal de temperatura, es de aproximadamente 9 mg/L.
OXÍGENO DISUELTO (OD)
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO) Definición:
Es la cantidad de oxígeno necesaria para que los microorganismos aerobios puedan oxidar metabólicamente la materia orgánica presente en la muestra de agua. Se determina por diferencia entre el oxígeno disuelto en la muestra inicial y después de la incubación en función del tiempo.
La incubación se realiza en viales de volumen
conocido colocados a 20ºC, en ausencia de luz.
Al cabo de un período de aproximadamente 5 días, la velocidad a la que se consume el oxígeno aumenta con lo cual se observa la superposición de curvas, la de biooxidación de los compuestos hidrocarbonados (línea de trazo fino) y la de los compuestos nitrogenados orgánicos La degradación biológica de la muestra, supera los valores de OD a 20ºC, es por ello que se hace necesario diluirla hasta valores inferiores de DBO de 3 mg/L.
DBO
Si la muestra a ensayar no presenta microorganismos de forma natural, se sembrará con un cultivo de bacterias aerobias.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO)
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO)
DBO DETERMINA
DBO5: variación del OD determinado al cabo de cinco días en condiciones estándar, y que proporciona una idea del carbono orgánico biodegradable existente en la muestra
DBOult: variación del OD determinada al cabo de más de 20 días en las condiciones estándar del ensayo, siendo la suma de la materia hidrocarbonada y nitrogenada biooxidable.
DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXÍGENO (DBO) La DBO5 es el parámetro más usado para: Medir la calidad de aguas residuales y superficiales, Determinar la cantidad de oxígeno requerido con el propósito de estabilizar biológicamente la materia orgánica del agua, Diseñar unidades de tratamiento biológico, Evaluar la eficiencia de los procesos de tratamiento y fijar cargas orgánicas permisibles en fuentes receptoras.
DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (DQO) Método más rápido que el DBO5 La cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medios químicos y convertirla en dióxido de carbono y agua
Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l)
El valor de la DQO siempre será superior al de la DBO debido a que muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente pero no biológicamente.
CARBONO ORGÁNICO TOTAL (COT) Indica la cantidad total de carbono orgánico presente en una muestra, expresada en mg/L. Tª > 900 ºC
Es un método instrumental, basado en la combustión total del carbono por oxidación a CO2 en presencia, si es necesario, de catalizadores de oxidación (V2O5)
Es rápido, siendo su principal inconveniente el costo del equipo y que en la actualidad no es un parámetro aceptado en la legislación vigente para aguas, situación que puede modificarse en un futuro próximo.
Sensores y Analizadores de (COT) Carbono Orgánico Total
ACEITES Y GRASAS
En los vertidos líquidos generan dos tipos de problemas a la hora de la depuración de las aguas residuals:
1.Disminución de la mojabilidad de los sólidos en suspensión impidiendo, con ello su sedimentación
2. Formación de una película
El contenido de grasas y aceites es generalmente pequeño en vertidos urbanos, siendo su presencia un indicio de vertido industrial y causando graves problemas a los sistemas de depuración.
que recubre los microorganismos encargados de la biodegradación, impidiendo la captación de oxígeno y disminuyendo su poder depurador
FENOLES Suelen provenir de actividades industriales (plantas de coquización, refinerías, papeleras), degradación de productos fitosanitarios y de la transformación de materia vegetal.
Son extremadamente tóxicos, su presencia en aguas sometidas a procesos de cloración produce compuestos clorofenólicos tóxicos y de sabor desagradable.
POTENCIAL HIDRÓGENO (pH) pH
Es una medida de la concentración de iones hidrógeno en la solución
Se determina mediante electrometría(Phmetro)
pH comprendido entre 1 y 14.
(1-7) =>Ácido 7=>Neutro (7 – 14)=>Básico
CONDUCTIVIDAD (Λo) • Definición
El agua pura se comporta como aislante eléctrico, siendo las sustancias en ella disueltas las que proporcionan al agua la capacidad de conducir la corriente eléctrica. •
Determinación
Es una medida indirecta de la cantidad de sólidos disueltos estan relacionados mediante la expresión empírica: • SD (mg/L) = 0,8 · Λo (μS/cm) •
Correlación
Se determina mediante electrometría con un electrodo conductimétrico, expresándose el resultado en microsiemens/cm (μS/cm)
DUREZA Concentración total de iones calcio, magnesio, estroncio y bario, aunque se debe fundamentalmente a los dos primeros.
La presencia suele ser de origen natural y raramente antrópica. Se obtiene a partir de la determinación por separado del contenido en calcio y magnesio de la muestra
Dureza: La dureza del agua se expresa por medio de la cantidad de carbonato de calcio en miligramos por litro de agua., se dice que la dureza es 100 mg/L
>200mg/l Agua Dura 0-50mg/L Agua Blanda
Cloruro (Cl-), cloro (Cl2) e hipoclorito (ClO-): La presencia de estas especies es, generalmente, debida a la cloración del agua para su desinfección, así como a procesos de salinización por aguas marinas.
Se determinan por valoración o potenciométricamente. El cloro libre y combinado se determina por espectrofotometría
Amoniaco (NH3), Nitritos (NO2-) y Nitratos (NO3-): El amoniaco es uno de los compuestos formados durante la biodegradación de los compuestos orgánicos nitrogenados
Es un indicador de que el curso de agua ha sufrido una contaminación reciente
La oxidación aeróbica de los compuestos amoniacales y organo nitrogenados Formación de nitritos y posteriormente en nitratos, por lo que un elevado contenido en nitratos y simultáneamente bajo en amonio, Indica que se trata de un agua contaminada hace tiempo. Tanto el amonio, como los nitritos y nitratos se pueden determinar mediante espectrofotometría
FÓSFORO TOTAL
Fósforo total: El fósforo junto con el nitrógeno, son los nutrientes fundamentales de todos los seres vivos, de forma que contenidos anormalmente altos de estos en las aguas pueden producir un crecimiento incontrolado de la biomasa acuática (eutrofización) Una gran parte del fósforo presente en las aguas se debe al uso de abonos fosfatados y detergentes.
Iones de metales pesados: Entre ellos se incluyen elementos esenciales para la vida como el hierro junto con otros de gran toxicidad como el cadmio, cromo, mercurio, plomo, (ver tabla I). Su presencia en agua es generalmente indicativa de un vertido de tipo industrial. Interfieren en los procesos de depuración (alteran los procesos de biodegradación) se hace necesaria su eliminación antes de los mismos. Para su determinación se emplea la muestra si ésta no presenta materia en suspensión (determinación de metales en disolución), en caso contrario habrá que someterla a digestión con ácido nítrico
DETERGENTES
Detergentes : Pueden ser de naturaleza aniónica, catiónica o neutra, siendo los primeros los más utilizados.
Su determinación se efectúa por formación de complejos estables con azul de metileno (contra ión catiónico) y extracción de estos con cloroformo, determinándose la concentración por espectroscopia UV, por comparación con una curva de calibración.
PARÁMETROS FÍSICOS-QUÍMICOS
Tabla obtenida de http://ocw.uc3m.es/ingenieriaquimica/ingenieria-ambiental/otros-recursos-1/OR-F-001.pdf
El agua potable debe cumplir con los requisitos que se establecen a continuación:
TABLA OBTENIDA DEL INEN 1108
