Tratamiendo de aguas residuales

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ChemQuimica ChemQuimica C.A.

Misión ChemQuimica C.A. es una Organización Venezolana, que busca promover la interacción y formación de los profesional profesionales es en el Área de la Ciencia Ciencia con el fin de mejorar mejorar los procesos industriales, manufactura y desarrollo de productos, además, contribuir al intercambio de ideas y la actualización de información, especialmente en el área Química y Afines.

Visión

Ser una organización nacional de referencia en la capacitación, promoción y desarrollo técnico científico.

Proveer

conocimientos

generales

acerca

de

los

tratamientos convencionales de las aguas residuales y las aguas industriales, y proporcionar las herramientas para llevar el control operativo y mantenimiento de las plantas de tratamiento.

1. Generalidades del agua de uso industrial. 2. Tratamientos de aguas de procesos y servicios industriales. 3. Definición del agua residual. Clasificación. 4. Generación de aguas residuales y medición de caudal en la fuente. 5. Aguas sanitarias y estimación de caudales por uso de agua per cápita. 6. Monitoreo de efluentes industriales y captación de muestras compuestas y representativas. 7. Metodologías asociadas a los análisis de laboratorio.

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8. Caracterización de las aguas residuales e interpretación de resultados. 9. Normas y decretos ambientales nacionales. 10. Sistemas de tratamientos de aguas residuales. Etapas. 11. Tratamientos físicos, químicos y biológicos. 12. Cálculos asociados a diseño de plantas de tratamiento de aguas residuales. 13. Operación, mantenimiento y control de plantas de tratamiento. 14. Condiciones operativas de los reactores biológicos.


Aplicaciones



Generación de vapor.



Enfriamiento.

 Agua

de proceso no integrante del producto final (lavado, transporte, mantenimiento de equipos.  Agua

integrante del producto final.


Requisitos Básicos Conductividad de entre 0.1 y 50 uS/cm, y una dureza muy baja para poder evitar la formación de depósitos en los equipos de intercambio de calor. 

Se deben eliminar tanto el oxígeno como de dióxido de carbono ya que provocan corrosión. 

 Algunos

procesos pueden utilizar cualquier tipo de agua disponible. Tal es el caso de la extracción de la caña de azúcar. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Requisitos Básicos Otros procesos requieren de agua totalmente desmineralizada y otros agua ultra pura. 

Cuando el agua integra el producto final deben ser tratadas dependiendo de los requerimientos de la industria. En la industria textil y papelera deben eliminarse el hierro y manganeso porque opacan los tonos de las tintas y producen colores indeseables. 


Tratamiento de Aguas para Calderas La Generación de Vapor para Procesos Industriales

Problemas principales

La corrosión ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Las Incrustaciones

Problemas Frecuentes




Aguas para Calderas

Caldera acuotubular


Caldera pirotubular


¿Por qué ocurre Corrosión dentro de los tubos en una Caldera Pirotubular? ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Aguas para Calderas Agua de alimentación de Calderas


Aguas para Calderas Límites permitidos en agua de Calderas

Caldera acuotubular

Caldera pirotubular ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Análisis mínimos requeridos pH Oxígeno Disuelto Sólidos disueltos totales Conductividad Alcalinidad Total Dureza Total Cloruros Sílice Dureza cálcica Hierro Dióxido de carbono Cobre Fosfatos Índice de langelier ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Tratamiento de las Aguas para Calderas


Tratamiento de las Aguas para Calderas Suavizadores

Resinas de Poliestireno sulfonado • La zeolita es la resina mayormente utilizada como medio filtrante en los suavizadores • El principio de funcionamiento es el intercambio iónico. Cada cierto tiempo se requiere regenerar utilizando sal sódica de calidad técnica 150 – 250 gNaCl/L resina . ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Tratamiento de las Aguas para Calderas Desgasificador

• Se fundamenta en que la solubilidad de los gases disueltos disminuye cuando el agua está en el punto de ebullición ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Tratamiento de las Aguas para Calderas La torre de los desgasificadores está compuesta por bandejas y/o boquillas en las que se aumenta la superficie del agua, formando cascadas o atomizándola para favorecer la liberación de los gases disueltos. El agua que desciende por la torre es calentada hasta la temperatura de ebullición por vapor alimentado en contraflujo. La cantidad de vapor alimentada a la base del desgasificador es controlada por una válvula reductora de presión, encargada de mantener la presión de ebullición del agua. Los gases descargados por el agua son eliminados a través del venteo existente en la parte superior de la torre.


Tratamiento de las Aguas para Calderas Tratamiento químico

Se aplica en el tanque de condensados. Se utiliza: •

Secuestrantes de oxígeno. Su eficiencia depende del tiempo de residencia en el agua antes de llegar a la caldera y a la línea de alimentación de agua.

•

Dispersantes, anti-incrustrantes, neutralizantes para el tratamiento de las líneas de retorno del condensado. Ejemplo: Utilización de aminas neutralizantes del ácido carbónico

Ciclos de concentración: • Los ciclos de concentración son un indicador de la cantidad de sólidos acumulados en el agua. Cuando debido a la evaporación los sólidos disueltos en el agua del sistema son tres veces los del agua cruda se dice que el sistema es operado a tres ciclos de concentración. • Los cloruros se utilizan como parámetro para evaluar los ciclos de concentración. • Se determinan para conocer cuando realizar la purga del sistema. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Tratamiento de las Aguas para Calderas Ciclos de Concentración Quedan definidos por la concentración de impurezas en agua de alimentación y la concentración impurezas en caldera Impurezas: • • • •

Sólidos disueltos Alcalinidad Sílice Hierro

Control: • Los cloruros son utilizados como variable de control ya que no participan en el tratamiento del agua y son fáciles de medir


Agua para Enfriamiento Parámetros de control para Torres de Enfriamiento


Tratamiento para las Aguas de Enfriamiento

QUÍMICOS 

Inhibidores de corrosión.



Inhibidores de incrustación.



Inhibidores químicos para control de ensuciamiento.



Biocidas de amplio espectro. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Agua de Procesos Industriales


Agua de Procesos Industriales 

Evaluar el grado de pureza requerida en el agua.

Considerar el tren de tratamiento dependiendo de la fuente de agua: agua de mar, agua de pozo, agua de reúso. 


Agua Potable para Procesos Industriales


Filtros de Arena

Estos filtros se pueden fabricar con resinas de poliéster y fibra de vidrio, muy indicados para filtración de aguas de río y de mar por su total resistencia a la corrosión. También en acero inoxidable y en acero al carbono para aplicaciones en las que se requiere una mayor resistencia a la presión. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Filtros de Arena

• Retención de partículas de hasta veinte micras de tamaño. • Una vez que el filtro se haya cargado de impurezas, alcanzando una pérdida de carga prefijada, puede ser regenerado por lavado a contra corriente. • La calidad de la filtración depende de varios parámetros: la forma del filtro, altura del lecho filtrante, características y granulometría de la masa filtrante, velocidad de filtración, etc. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Filtros de Carbón Activado

Carbón activo granular

 Adsorción

de materia orgánica  Eliminación de olor, impurezas que causan color y sabor en el agua potable  Eliminación de cloro libre y ozono ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

•

Muy indicados para la filtración de aguas subterráneas.

•

Se fabrican en acero inoxidable, en acero al carbono y en fibra de vidrio. Requieren retrolavado

Clasificación basada en el tamaño de las especies a filtrar y a factores operacionales.


Tipos de Filtración Filtración de micro partículas partículas


La Micro Filtración

Utiliza membranas nas fabricadas con polímeros orgánicos o con materiales inor inorgá gáni nico coss que que presen presenta tan n una mism isma es estr tru uctu ctura en todo todo su espe spesor sor . • El espes spesor or de la memb embran rana dete etermi rmina la resi resist sten enci cia a a la tran transf sfe eren rencia. cia. •


La Micro Filtración Aplicada en industria farmacéutica y de componentes electrónicos

Pará Paráme metr tros os que que infl influy uyen en en la efic eficie ienc ncia ia:: • • • • • •

El diám diáme etro tro del del poro. ro. La velo veloci cida dad d del del fluj flujo o La pres presió ión. n. La concen concentra tració ción. n. La temper temperatu atura. ra. El lava lavado do o limp limpie ieza za a cont contra raco corr rrie ient nte. e. ChemQuimica C.A. ChemQuimica Rif: J-31041813-6

La Ultra Filtración •

Utiliza membranas fabricadas con polímeros orgánicos o con materiales inorgánicos que presentan una estructura asimétrica.

•

La capa superficial que tiene los poros más pequeños presenta la mayor resistencia a la transferencia. Sin embargo la contribución de las otras capas no puede despreciarse


La Ultra Filtración

•

La presión de trabajo es más elevada en comparación que la micro filtración, típicamente entre 4 y 8 atmósferas. • Formación de una capa de polarización y una capa de gel. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

La Ultra Filtración •

No se realiza limpieza en contra corriente.

•

La presión y la temperatura influye notablemente en el funcionamiento del filtro.

•

Ocurre el fenómeno de taponamiento interno de las membranas producido por el bloqueo de los poros por el soluto. Una limpieza periódica es absolutamente imprescindible.

Aplicaciones en: • Concentración del lactosuero en la industria láctea. • Separar emulsiones aceite en agua. • En el campo de la bioquímica. • Para la regeneración de los baños de pintura en la industria automotriz. • Producción de agua potable • Tratamiento de efluentes industriales ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

La Nano Filtración Inicialmente la llamaron hiperfiltración.  Es un proceso intermedio entre la osmosis inversa y la ultrafiltración. 

Características de las principales membranas de nanofiltración actualmente en el mercado.


La Nano Filtración CARACTERÍSTICAS • • • • • •

La estructura microporosa tiene un diámetro de poro inferior a 2 nm. Puntos de corte para solutos de peso molecular inferior a 1000. La mayoría de las membranas tienen carga eléctrica. Las presiones de trabajo son inferiores a la osmosis inversa y el flujo de solvente es mas elevado. Toma en cuenta los fenómenos de difusión y convección. Se utilizan mayormente membranas orgánicas. Esta en estudio el uso de membranas en cerámica las cuales podrán trabajar en condiciones de trabajo muy severas. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Capa activa Capa intermedia de enlace Soporte macroporoso

Modo de Funcionamiento del Nanofiltro

Membrana orgánica anfótera

Membrana orgánica cargada negativamente

El pH es una variable muy importante, relacionada directamente con el porcentaje de rechazo ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Funcionamiento del nanofiltro de cerámica

El comportamiento de la membrana en medio acuoso es función del pH Si el medio es orgánico, la membrana presenta una estructura neutra y la selectividad depende del tamaño de los poros y los fenómenos de adsorción específica con las sustancias presentes en la solución. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Aplicaciones de la Nanofiltración

• • • •

La desanilización superior al 95%. Ablandamiento de las aguas. Desulfatación de aguas de minas. Eliminación de materia orgánica, pesticidas nitrogenados del agua. • Barrera protectora contra virus y bacterias. • Tratamiento de efluentes coloreados y efluentes de galvanoplastia. • En la industria agroalimentarias. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Osmosis Inversa ¿Porqué Inversa?


Osmosis Inversa

CARACTERÍSTICAS El proceso de osmosis ocurre por un diferencial de concentración. En la osmosis inversa se cambian el proceso a un diferencial de presión. Por lo cual a través de una membrana semi permeable se retiene sales, bacterias y sólidos. 


Osmosis Inversa


Osmosis Inversa

Video - Osmosis


Membranas para la Osmosis Inversa Acetato de Celulosa

De poliamida

De polisulfona

• Permeabilidad y selectividad alta • La celulosa es económica • Baja tendencia al taponamiento • Sensibilidad a la temperatura (debe ser menor a 30 °C). • pH debe estar entre 3 y 8. • Sensible al cloro por encima de 1 mg/L • Sensible a los microorganismos

• Mejor estabilidad química, térmica y mecánica. • Muy sensible a los agentes oxidantes • Baja permeabilidad • Problemas de adsorción

• Estabilidad térmica hasta los 75 °C • pH de trabajo de 3 a 11 • Buena resistencia al cloro, entre 50 y 200 mg/L • Sensible a la compactación a presiones superiores a 20 atm. • Ciertos problemas de adsorción.


Módulos que se utilizan para la Osmosis Inversa CRITERIOS DE SELECCIÓN     

Régimen de flujo que minimice los fenómenos de polarización (flujo laminar o turbulento) Facilidad de desmontaje y de cambio de las membranas defectuosas. Facilidad de limpieza Volumen muerto del equipo (L/m2) Necesidad de una prefiltración


Operación de los procesos de Osmosis Inversa

Considerar: T, P, velocidad, y costos económicos


Análisis importantes para aguas de procesos industriales

Índice de langelier Alcalinidad total Dióxido de carbono Dureza total Cloruros SDT ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Determinación de CO2


No mas de 50 ppm

El índice de Langelier Índice de Saturación Es igual a la diferencia entre el pH real del agua y el pH de saturación.

También se menciona índice ce de el cálcul culo del del índi estabilidad de Ryznar . Es otro cálculo que indica la tendencia corr corros osiv iva a o incr incrus usta tan nte del agu agua ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Relaciones de la Alcalinidad y la Dureza del Agua


Aguas Residuales Industrial

Agua Residual Doméstica

Agrícola

Negras

Grises Son las aguas que han sido utilizadas por el hombre para sus actividades diarias de cualquier índole: domésticas, industriales, comerciales mineras y agropecuarias; que por efecto de su uso, presentan diferentes grados de contaminación por lo cual son un riesgo de salud pública y requieren tratamiento para poder ser vertidas sin producir un impacto global sobre el medio ambiente. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Descargas de aguas residuales Descarga periódica continua

Descarga periódica irregular 200

100

150

80 60

100

40

50

20

0

0 3

6

9

12

3

Descarga periódica irregular

6

9

12

Descarga periódica continua

Descarga irregular

Descarga continua 60

100

50

80

40

60

30 40

20

20

10

0

0 -3


2

7

12

-3

2

7

12

Composición de las aguas residuales Depende de la fuente. Como ejemplo de la industria agroalimentaria, presentamos la generación de residuos animales, el cual se vincula con los plantas de beneficio, criaderos o engordes.

Si se considera una tasa de 25 litros de agua/cerdo.día, y se tiene 1000 cerdos, resultan en una carga contaminante de: 4600 mgDBO/L ; 1080 mgN/L; 360 mgP/L y un caudal medio de 25.000 L/día. Estos datos pueden ser muy variables dependiendo de la gestión del agua y la ingesta del animal.


Medición de Caudal • • • • • • •

Medición volumétrica manual Medición por velocidad Medición por diferencial de presión Medidores de superficie libre Pendiente y Radio Hidráulico Medición electromagnética Medición por ultrasonido


Medición Volumétrica Manual Esta basado en la definición matemática del caudal

Recomendaciones:  Repetir mínimo tres veces  Utilizar un recipiente aforado  Es sencillo y confiable  Se debe tener cuidado con la acumulación de sólidos y grasas.  Adecuar el sitio de toma de muestra


Medición por Velocidad • • • •

Canal Parshall Canal Palmer Bowlus Uso de flotador Uso de trazadores


Canal Parshall 

H: altura del agua sobre la garganta, en ft. W: ancho de la canaleta en la sección de la garganta, ft.

Ventajas: Es autolavable. El aumento de la velocidad en la garganta impide la sedimentación de las partículas. Opera sobre un amplio rango de descarga. Se puede construir de diferentes materiales incluyendo de concreto. Desventajas La adecuación del sitio de descarga. Los costos de construcción. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Se debe medir la altura del líquido. Se puede usar un sensor, el cual no solo registra caudal sino variables como pH y temperatura.

Canal Palmer Bowlus Ofrece ciertas restricciones al flujo normal en canales que tienden a producir flujo crítico para el cual existe una relación entre la profundidad y la descarga Se construye una garganta de sección uniforme, cuyas dimensiones deben ser apropiadas para cumplir la función de régimen crítico en unas condiciones dadas de flujo. Se construye una Curva de Gasto en función de la profundidad


Uso de Trazadores

Q



V 1C 1

 C  t

Un recorrido fijado para una solución de NaCl. Luego una integración de las muestras tomadas aguas abajo ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Uso de Flotador

v: Velocidad del flotador A: Área transversal a la sección de flujo ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Q

 v  A

Medición por vertederos





Fácil construcción, bajo costo, buen rango de precisión Hay que tener especial cuidado debido a que estos al represar el agua van acumulando sólidos y grasas que van a interferir en la calidad de la muestra y su representatividad.


Vertederos

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VERTEDEROS TRIANGULARES

1) Medir o preguntar el Operador de la PTAR el ángulo de diseño del vertedero 2) Medir la altura o carga sobre el vertedero Carga sobre Vertedero Cálculo del Caudal (Q), L/s Altura (h), m Altura (h), ft Ángulo 90° Ángulo 60° Ángulo 45° Ángulo 30° Ángulo 22,5° Ángulo 15° 0,00 0,000 0,000 0 ,0 0 0 0,000 0,000 0,000 0,000 0,02 0,066 0,078 0 ,0 4 5 0,032 0,021 0,016 0,010 0,04 0,131 0,442 0 ,2 5 5 0,183 0,119 0,088 0,058 0,06 0,197 1,217 0 ,7 0 3 0,504 0,329 0,242 0,160 0,08 0,262 2,499 1 ,4 4 2 1,034 0,676 0,497 0,329 0,10 0,328 4,365 2 ,5 2 0 1,807 1,180 0,868 0,574 0,12 0,394 6,886 3 ,9 7 4 2,851 1,862 1,369 0,906 0,14 0,459 10,123 5 ,8 4 3 4,191 2,737 2,012 1,332 0,16 0,525 14,135 8 ,1 5 9 5,852 3,822 2,810 1,860 0,18 0,591 18,975 1 0,952 7,856 5,131 3,772 2,496 0,20 0,656 24,693 1 4,253 10,223 6,677 4,909 3,249 0,22 0,722 31,337 1 8,088 12,973 8,473 6,230 4,123 0,24 0,787 38,951 2 2,483 16,126 10,532 7,744 5,125 0,26 0,853 47,581 2 7,464 19,698 12,866 9,459 6,260 0,28 0,919 57,265 3 3,054 23,708 15,484 1 1 ,3 8 4 7,534 0,30 0,984 68,045 3 9,276 28,171 18,399 1 3 ,5 2 7 8,953 0,32 1,050 79,960 4 6,153 33,103 21,621 1 5 ,8 9 6 10,520 0,34 1,115 93,045 5 3,706 38,520 25,159 1 8 ,4 9 7 12,242 0,36 1,181 107,338 6 1,956 44,437 29,024 2 1 ,3 3 9 14,122 0,38 1,247 122,873 7 0,922 50,869 33,224 2 4 ,4 2 7 16,166 0,40 1,312 139,684 8 0,626 57,829 37,770 2 7 ,7 6 9 18,378 0,42 1,378 157,804 9 1,085 65,331 42,670 3 1 ,3 7 1 20,762 0,44 1,444 177,267 102,319 73,388 47,932 3 5 ,2 4 1 23,323 0,46 1,509 198,103 114,346 82,014 53,566 3 9 ,3 8 3 26,064 0,48 1,575 220,343 127,183 91,221 59,580 4 3 ,8 0 4 28,990 0,50 1,640 244,017 140,848 1 0 1 ,0 2 3 65,981 4 8 ,5 1 1 32,105


Medición por pendiente pendiente y radio hidráulico Formula de Manning: Q 


Rh 2 / 3  S 1/ 2  A n

Rh 

D

4 Cuando esta 50% llena

Medición Electromagnética El Caudalímetro electromagnético esta basado en la ley de inducción de Faraday. No presenta obstrucciones al paso del fluido. Es la mejor opción para tuberías cerradas Alto precio. Deterioro de los sensores en el tiempo.

Consiste en un cilindro de tubería, de material no magnético que lleva una serie de bobinas, las cuales, una vez conectadas a un circuito eléctrico, crean un campo magnético transversal al tubo. El líquido al atravesar este campo hace el papel de conductor eléctrico. La fuerza electromotriz del flujo es proporcional a su velocidad media y en consecuencia al caudal, siendo detectada por dos sensores instalados en paredes opuestas del tubo. Un circuito electrónico auxiliar recibe las señales de los sensores, procesa la información y determina el caudal.


Medición por Ultrasonido Miden el tiempo de transito del flujo utilizando dos transductores que funcionan como transmisores y receptores ultrasónicos (la velocidad del sonido). Los transductores se fijan fuera del conducto cerrado a una distancia especifica uno del otro. Existen distintos dispositivos siendo el principio físico el efecto Doppler o recepción de los ecos.

Son fáciles de instalar Costosos, voluminosos y pesados en tamaños grandes. Necesitan calibración y potencia eléctrica. No funcionan con fluidos no conductores. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Medición por Ultrasonido Por tiempo de tránsito


Medición por Ultrasonido


Medición por Ultrasonido


Composición típica del agua residual domestica bruta Concetración Contaminantes Unidades Media Debil mg/l 350 720 Sólidos totales (ST) mg/l 250 500 Disueltos, totales (SDT) mg/l 145 300 Fijos Volátiles mg/l 105 200 mg/l 100 220 Solidos en suspención (SS) mg/l 20 55 Fijos mg/l 80 165 Volátiles mg/l 5 10 Sólidos sedimentables Demanda bioquímica de oxige no, mgl: mg/l 110 220 5 días, 20°C (DBO₅, 20°) mg/l 80 160 Carbono orgánico total (COT) mg/l 250 500 Demanda química de oxígeno (DQO) Nitrógeno (total en l a forma N) mg/l 20 40 mg/l 8 15 Orgánico mg/l 12 25 Amoníaco libre mg/l 0 0 Nitritos mg/l 0 0 Nitratos mg/l 4 8 Fósforo (total en la forma P) Orgánico mg/l 1 3 Inorgánico mg/l 3 5 mg/l 30 50 Clorurosᵃ mg/l 20 30 Sulfato ᵃ mg/l 50 100 Alcalinidad (Como CaCO₃) mg/l 50 100 Grasa n°/100ml 10⁶-10⁷ 10⁷-10⁸ Coliformes totalesᵇ Compuestos orgánicos volátiles ( COVs) μg/l <100 100-400

Fuerte 1200 850 525 325 350 75 275 20 400 290 1000 85 35 50 0 0 15 5 10 100 50 200 150 10⁷-10⁹ >400

ᵃ Los valores se deben aumentar en la cantidad en que estos compuestos se hallen presentes en las aguas de suministro. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Aguas Sanitarias Factores de aportación per cápita a la contaminación Valor, g/hab·día Constituyente Intervalo Valor típico Agua residual domestica normal, sin la contribucion de los residuos originados en la cocina DBO₅ 65-120 90 SS 65-125 100 Nutrientesᵃ Nitrógeno amoniacal 2-4 3,5 Nitrógeno orgánico 6,5-13 10 Nitrógeno Kjeldahl total 10-15 13,5 Fósforo orgánico 1-2 1,5 Fósforo inorgánico 2-3,5 3 Fósforo total 3,5-5,5 4 Agua residual normal con la contribucióm de los residuos originados en la cocina ᵇ BOD₅ 90-130 110 SS 100-165 130 ᵃ Valores adaptados de la bibliografía ᵇ Los valores de los nutrientes son aproximadamente los mismos que para en el que no interviene la contribución de los residuos ChemQuimica C.A. originados en la cocina. Rif: J-31041813-6

Tablas de Estimación de Caudal Fuente Aeropuerto Apartamento Estación de servicio Bar Posada Grandes almacenes Hotel

Caudales habituales de agua residual de fuentes comerciales* Caudal, gal/unidad·d Unidad Intervalo Valor habitual Pasajero 2-4 3 Persona 40-80 50 Vehiculo 8-15 12 Empleado 9-15 13 Cliente 1-5 3 Empleado 10-16 13 Persona 25-60 40 Baño 400-600 500 Empleado 8-15 10 Huésped 40-60 50 Empleado 8-13 10

Edificio industrial (solo agua sanitaria residual) Lavanderia (autolavado) Oficina Lavadero públ ico Restaurante (con baño) Convencional Comidas rápidas Bar Centro comercial Teatro

ChemQuimica C.A. *Adaptada en parte de Tchobanoglous y Burton (1991) Rif: J-31041813-6

Empleado Lavadora Lavado Empleado Usuario Comida Cliente Cliente Cliente Empleado Parqueadero Silla

7-16 450-650 45-55 7-16 3-6 2-4 8-10 3-8 2-4 7-13 1-3 2-4

13 550 50 13 5 3 9 6 3 10 2 3

Caudal, L/unidad·d Intervalo Valor habitual 8-15 11 150-300 190 30-57 45 34-57 49 4-19 11 38-61 49 95-230 150 1500-2300 1900 30-57 38 150-230 190 30-49 38 26-61 1700-2500 170-210 26-61 11-23 8-15 30-38 11-30 8-15 26-49 4-11 8-15

49 2100 190 49 19 11 34 23 11 38 8 11

Tablas de Estimación de Caudal Caudales habituales de agua residual de fuentes institucionales* Caudal,gal/unidad·d Caudal, L/unidad·d Fuente Unidad Intervalo Valor habitual Intervalo Valor habitual Silla 2-4 3 8-15 11 Salon de actos Hospital Cama 125-240 165 470-910 630 Empleado 5-15 10 19-57 38 Hospital psiquiátrico Cama 75-140 100 280-530 380 Empleado 5-15 10 19-57 38 Recluso 80-150 120 300-570 450 Prisión Empleado 5-15 10 19-57 38 Asilo Residente 30-120 90 190-450 340 Empleado 5-15 10 19-57 38 Colegio diurno 15-30 25 57-110 95 Con cafetería, gimnasio y duchas Estudiante Sólo con cafetería Estudiante 10-20 15 38-76 57 Estudiante 5-17 11 19-64 42 Sin cafetería ni gimnasio Colegio, internado Estudiante 50-100 75 190-380 280

*Adaptado en parte de Tchobanoglous y Burton (1991) ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Tablas de Estimación de Caudal Caudales habituales de agua residual proveniente de centros recreativos* Caudal, gal/unidad·d Caudal, L/unidad·d Origen Unidad Intervalo Valor habitual Intervalo Valor habitual Persona 50-70 60 190-250 230 Apartamento, zona turistica Pista 150-250 200 570-950 760 Bolera Persona 8-50 40 30-190 150 Cabaña, zona turistica Cliente 1-3 2 4-11 8 Cafeteria Empleado 8-12 10 30-45 38 Campamento Persona 15-30 25 57-110 95 Para excursionista 35-50 45 130-190 170 Para niños, con baño central Persona Persona 10-20 15 38-76 57 Diurnos, con comida Persona 10-15 13 38-57 49 Diurnos, sin comida Persona 75-100 90 280-380 340 De lujo, baño privado Persona 75-150 125 280-570 470 Zona para remolques Zona para acampar (desarrollada) Persona Silla Bar Cliente Cafeteria lujosa Empleado Socio presente Club campestre Empleado Servicio de comida Comedor Persona Dormitorio Visitante Recinto ferial Persona Hotel, zona turistica Visitante Zona de picnic, con baños Cliente Tienda, zona turistica Empleado Cliente Piscina Empleado Silla Teatro Visitante Centro de visitas

ChemQuimica *Adaptado en parte deC.A. Tchobanoglous y Burton (1991). Rif: J-31041813-6

20-40 12-25 4-8 8-12 60-130 10-15 4-10 20-50 1-2 40-60 5-10 1-4 8-12 5-12 8-12 2-4 4-8

30 20 6 10 100 13 7 40 2 50 8 3 10 10 10 3 5

76-150 45-95 15-30 30-45 230-490 38-57 15-38 76-190 4-8 150-230 19-38 4-15 30-45 19-45 30-45 8-15 15-30

110 76 23 38 380 49 26 150 8 190 30 11 38 38 38 11 19

Tablas de Estimación de Caudal Consumos habituales de agua por varias industrias Caudal,gal/ton Caudal, m³/10³kg Industria producido producido Conservas Arvejas 10000-16000 42-67 Melocotones y peras 3000-4000 13-17 Otras frutas y vegetales 900-6000 4-25 Química Amoniaco 20000-60000 83-250 Dióxido de carbono 12000-18000 50-75 Lactosa 100000-180000 420-750 Azufre 1800-2200 8-9 Alimentos y bebidas Cerveza 2000-3600 8-15 Pan 400-900 2-4 Carne empacada 3000- 4000† 13- 17 Productos lácteos 2000-4000 8-17 Whisky 12000-18000 50-75 Pulpa y papel Pulpa 40000-160000 170-670 Papel 20000-30000 83-125 Textil Blanqueado 40000-60000† 170-250 Teñido 6000-12000‡ 25-50

*Adaptado ChemQuimica en parte de Tchobanoglous C.A. y Burton (1991) †Peso en vivo Rif: J-31041813-6 ‡Algodón

Tablas de Estimación de Caudal Consumo habitual de agua por varios aparatos domésticos Aparato/actividad Unidad Intervalo Valor habitual Lavadora automática gal/lavado 30-50 40 Lavaplatos automático gal/lavado 4-8 6 Bañera gal/baño 23-30 26 Fuente de caudal continuo (para beber) gal/min 1-2 1 Lavaplatos industrial Tipo banda transportadora gal/min 4-6 5 a 15lb/pulg² Tipo rejill a estacionaria gal/min 6-9 8 a 15lb/pulg² Manguera contra incendios 1 ½ pulg, 1/2 puld, en boquilla gal/min 35-40 38 65 pie de carga Unidad para disposición de basuras, gal /uso 1500-1900 1800 uso doméstico Triturador de basura, uso doméstico 1-3 2 gal/persona·d Manguera para jardin,⅝ pulg, 25 gal/min 3-5 4 pie de carga Manguera para jardin, ¾ pulg, 25 gal/min 4-5 5 pie de carga Aspersor gal/min 2-4 3 Aspersor para cesped de 3000·pie², 1pulg. gal/semana 1500-1900 1800 Ducha, ⅝pulg, 25 pie de carga gal/min 23-28 25 Lavabo gal/uso 1-2 2 Sanitario, con válvula de descarga, 25lb/pulg² gal/min 23-28 25 ChemQuimica C.A. Sanitario, con cisterna gal/uso 4-6 5

Rif: J-31041813-6

Tablas de Estimación de Caudal Distribución habitual del consumo interno en viviendas* Porcentaje Uso Intervalo Valor habitual Baño (bañera/ducha) 15-25 20 Lavaplatos 5-10 7 Lavado de ropa 15-25 20 Grifos 8-12 10 Triturador de desperdicios de comida 2-5 3 Sanitarios 20-40 30 Otros (p.ej., fugas en sanitarios) 8-12 10 T: 100


Tablas de Estimación de Caudal Aparatos y dispositivos para disminuir consumo de agua Aparato/dispositivo Descripción y/o aplicación Incrementan el poder de aclarado del agua añadiendo aire y con Difusor de grifo el caudal, así reducen l a cantidad de agua usada para el lavado. Restringe y concentra el paso del agua por medio de orificios Ducha con limitador que limitan y desvian el flujo para un optimo aprovechamiento de flujo por parte del usuario. Reduce la cantidad de agua en cada descarga. Sanitario de caudal reducido Mantiene la presión del agua en la vivienda a un nivel más Válvula reductora de bajo que el sistema de distribución de agua. Disminuye presión la probabilidad de fugas y goteo de grifos. Mezcla de agua y aire comprimido. El i mpacto produce una Ducha a presión sensación similar a la ducha convencional. Consiste en sistemas de restricción del agua en las duchas, Equipo para reducir sanitarios con mecanismos de retención y tabletas para consumo en cuartos detectar fugas en los sanitarios con cisterna. de baño Una divisón en la cisterna reduce el volumen de agua en cada Sanitarios con descarga. mecanismos de retención Detector de fugas en sanitarios Tabletas que se disuel ven en las cisternas. Sirven como trazadores para detectar fugar. Con una cantidad pequeña de agua se genera el vacio necesario Sanitario a vacio para remover las heces del sanitario. Lavaplatos de consumo eficiente Reduce el consumo de agua en el lavado de platos. Lavadora de consumo eficiente Reduce el consumo de agua en el lavado de ropa.


Tablas de Estimación de Caudal Reducciones o pérdidas alcanzadas con la instalación de aparatos y dispositivos para disminuir consumo† Caudal reducido Aparato/dispositivo Gal/habitante·d o unidad L/habitante·d o unidad 0.5 2 Difusor de grifo Duchas con limitador de flujo 3 gal/min 7 26 0.5 gal/min 14 53 Sanitario de caudal reducido 3.4 gal/min 8 30 0.5 gal/min 20 76 3-6 3-6 Válvula de reducción de presión % 4-7 15-26 Equipo para reducir consumo en cuartos de baño 4 15 Sanitarios con mecanismos de retención 24 91 Detector de fugas sanitarias, gal/sanitario·d 1 4 Lavaplatos de consumo eficiente 1.5 6 Lavadora de consumo eficiente (por lo general de carga frontal)

·Adaptado en parte de Tchobanoglous y Burton (1991) † En comparación con aparatos sin dispositivos para reducir consumo. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Tablas de Estimación de Caudal Comparación del consumo de agua en residencias con y sin dispositivos para el ahorro de agua Caudal, gal/habitante·d Sin dispositivos de reducción Con dispositivos de reducción 14 12 Bañeras 4.9 3 Lavaplatos 14 12 Lavado de ropa 7 5 Grifos 2.1 Triturador de basura 21 10 Sanitarios 7.0 8 Otros (p.ej. Fugas en sanitarios.) 70.0 50 Total


Marco Referencial

Norma Venezolana COVENIN 2709:2002 Aguas Naturales, Industriales y Residuales. Guía para las Técnicas de Muestreo Standars Methods for the examination of Water and Wastewater 22 st. Edition 2012. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Generalidades • La muestra debe ser tomada por un técnico autorizado y adiestrado para tal fin. • Debe ser representativa • Los efluentes residuales deben evaluarse trimestralmente por un laboratorio aprobado por el Ministerio. • No existe un procedimiento único. El método, tiempo y lugar de muestreo deben estar bien definidos. • Para los análisis microbiológicos deben utilizarse envases esterilizados. • Para análisis de los componentes orgánicos no deberá emplearse envases plásticos. • La temperatura, pH, gases disueltos, conductividad, turbiedad y alcalinidad deben determinarse inmediatamente al captar la muestra.


Tipos de Muestras INSTÁNTANEAS O PUNTUALES • Se captan cuando la corriente no fluye continuamente. Procesos batch • Cuando las características son relativamente constantes. • Para determinar condiciones extremas • Descargas imprevistas • Parámetros que se evalúan de forma puntual COMPUESTAS • Representan las características promedio durante el período de captación • Pueden ser proporcional al caudal o a volumen constante • Cuando el flujo es intermitente puede variar la frecuencia de la toma de las submuestras para la composición

INTEGRADA • Se mezclan muestras puntuales captadas en diferentes sitios simultáneamente. Se aplica en ríos, lagos y aguas costeras. • Pueden ser captadas en perfil vertical, es decir a diferentes profundidades en un lugar específico. • También pueden ser captadas en perfil horizontal, a una misma profundidad en diferentes lugares


Tomas de Muestras AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS • Tienen variación horaria semanal y estacional. • Deben tomarse la muestra donde las características del flujo sean tales que favorezcan un buen mezclado. En alcantarillas y canales estrechos, las muestras deben tomarse en el centro del canal y cerca de la superficie. • En el momento de recoger la muestra no debe formarse excesiva turbulencia que puede liberar gases disueltos. AGUAS INDUSTRIALES • Si son aguas industriales aplican las mismas recomendaciones dadas para aguas naturales. • Si son aguas residuales industriales, es importante seleccionar los puntos de muestreo tomando en cuenta la producción, facilidad de acceso, objetivo del monitoreo. SISTEMAS DE TRATAMIENTO • Se evalúa flujo de entrada y flujo de salida. Esto permite evaluar la eficiencia del sistema y cumplimiento de las normas ambientales


Preservación de las Muestras • Las técnicas de preservación de las muestras solo retardan los cambios biológicos y químicos. • Para minimizar la precipitación y la adsorción de los metales sobre las paredes de los envases se acidifica con HNO3 a pH <2,0 • La actividad microbiológica puede afectar el contenido nitrato-nitritoamoniaco, disminuir la concentración de la DBO ó los fenoles. • Se debe evitar la pérdida de compuestos orgánicos volátiles recolectando la muestra y llenando totalmente el envase. Comprobar que no hay burbujas de aire, al sellar o tapar el envase. • El envase para bacteriología debe llenarse hasta ¾ partes, cerrar hermético, proteger de la luz solar y enfriar inmediatamente para su conservación. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Preservación de las Muestras • Entre menor tiempo transcurra entre la recolección de la muestra y su análisis, los resultados serán más confiables. • Los cambios causados por la actividad biológica son enormemente retardados manteniendo la muestra a una temperatura baja (>0 y ≤ 6°C). • Se debe reportar el tiempo transcurrido entre la recolección y análisis, y las preservaciones utilizadas • Las muestras se deben mantener tan frías como sea posible sin congelar, para evitar la volatilización o biodegradación. • No usar hielo seco: puede congelar las muestras, quebrar los envases y hasta cambiar el pH. • Las sub-muestras deben mantenerse frías mientras se realiza la composición. • Cuando se usan preservaciones químicas, añadirlas antes de iniciar el muestreo.


Tabla de Preservaciones Químicas


Tabla de Preservaciones Químicas


Medición de Caudal y Cálculo de las Alícuotas • Alícuotas

Vi

• • • • •



V  Q i n  Qm

Vi: Volumen de cada alícuota V: Volumen total requerido Qi: Caudal instantáneo Qm: Caudal promedio n: Número de submuestras

Muestreador automático ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Medición de Caudal y Cálculo de las Alícuotas • Las Alícuotas dependen del Caudal, especialmente si el caudal es variable. • Otra forma de determinarlas: • Se debe determinar un Factor (Fc): Fc= (Volumen promedio alícuota)/ Caudal promedio • Ejemplo de cálculo: Considerando: Muestreo 4 horas, frecuencia submuestras c/30 min. Caudal medio= 1,5 L/s Total submuestras = 9 Volumen requerido = 4 litros Volumen alícuota promedio = 4000 mL/9 = 444 mL ≈ 440 mL


Medición de Caudal y Cálculo de las Alícuotas • Factor inicial

Fc



440 mL 1, 5 L / s

 293 ,333

mL L / s

 293

• Antes de captar cada submuestra medir el caudal. Luego, si el caudal varía considerablemente, utilizar otro envase adicional para recoger las submuestras. Determinar un nuevo factor que reduzca las desviaciones de la composición de las alícuotas

Qm= 3.75 L/s

Hora

Caudal L/s

Factor

Alícuota

08:00 a.m.

1,50

293

440

08:30 a.m.

1,50

293

440

09:00 a.m.

6,00

117

700

09:30 a.m.

6,00

117

700

10:00 a.m.

5,80

117

680

10:30 a.m.

5,20

117

610

11:00 a.m.

1,75

293

510

11:30 a.m.

1,75

293

510

12:00 m

1,60

293

470


Volumen Total captado = 5060 mL

Medición de Caudal y Cálculo de las Alícuotas ENVASE “A”: Volumen Factor 1 = 2370 mL ENVASE “B”: Volumen Factor 2 = 2690 mL Relación de proporcionalidad de Volumen Captado vs Volumen Requerido 4000/5060 = 0,80 Para el Factor 1 tendremos 2370 mL*0,80 ≈ 1900 mL El volumen restante se toma del Envase B Volúmenes corregidos: Volumen total Factor 1 = 1900 mL (2 horas 30 minutos del muestreo) Volumen total Factor 2 = 2100 mL (1 horas 30 minutos del muestreo) Mezcla Final = 4000 mL En casos de caudales más variables puede ser necesario otro factor. Siguiendo el mismo procedimiento para la composición. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Alícuotas a Captar Para Sistemas de Bombeo El primer paso es aforar la Bomba (Ejemplo 1 L/s) Definir tiempo de muestreo (4 horas) Frecuencia de toma de muestra (cada 30 min) Si el Caudal permanece constante durante el muestreo se toma la misma alícuota


Alícuotas a Captar BATCH Cuando la Bomba tiene ciclos de arranques y paradas Anotar hora de arranque y hora de parada La alícuota se calcula con un factor proporcional en relación al Volumen descargado por la Bomba en el lapso de tiempo F A P 

Vtc * 2 V D

F A-P: Volumen de alícuota en arranque parada Vtc: Volumen de alícuota a tiempo constante VD: Volumen descargado por la bomba en el ciclo de arranque parada Luego

V A P  Qi  F A P

Se mide nuevamente y se repite hasta completar el muestreo ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

EJERCICIO DE CAUDALES En una Empresa de alimentos se generan efluentes variables de forma continua procedentes de los procesos de elaboración de jugos y limpieza de tanques. Estos efluentes se descargan a una fosa para su posterior bombeo a la PTAR. El caudal de la bomba sumergible ya ha sido aforado en 4,5 Litros/seg.

Se desea conocer a partir de los tiempos de arranque y parada de la bomba, el volumen descargado y caudal de los efluentes residuales.


RESOLUCIÓN Hora de Arranque

Hora de Parada

Tiempo de Bombeo, min

Caudal Bomba L/s

Volumen descargado, L

Efluentes Residuales L/s

8:00 a.m.

8:10 a.m.

10

4,5

2700

1,5

8:30 a.m.

8:38 a.m.

18

4,5

4860

2,2

9:00 a.m.

9:15 a.m.

33

4,5

8910

2,25

9:30 a.m.

9:50 a.m.

53

4,5

14310

3,0

10:00 a.m.

-

-

-

-

-


ANÁLISIS DE SÓLIDOS


Cono Imhoff

Sólidos Totales Materia que queda como residuo después de la evaporación y secado entre 103°a 105°C Metodología de determinación

Análisis gravimétrico Análisis por peso Resultado final

Balanza Analítica

Crisol


Estufa

Sólidos Suspendidos Corresponden a la fracción que queda retenida en un filtro de membrana o un filtro de fibra de vidrio whatman de tamaño de poro de 1.2 μm.

Las muestras de agua para el calculo de este parámetro se recomiendan que sean considerables a fin de minimizar errores  el cont. de sólidos suspendidos se encuentra en peq. concentraciones.


Sólidos Volátiles Especial interés en muestras de:  Residuos domésticos  Residuos industriales  Lodos

Cantidad de materia orgánica

Fundamento Materia orgánica

Dióxido de carbono + Agua Proceso de combustión

Procedimiento estándar para el análisis de sólidos volátiles

Realizar la incineración a 550°C

•Temperaturas descontroladas pueden producir serios errores. •La descomposición de sales inorgánicas son mínimas a T= 550°C. •Se recomiendan hornos de arcilla ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Temperatura adecuada para oxidar la materia orgánica a una velocidad razonable

Sólidos Sedimentables Sólidos suspendidos que pueden sedimentar en condiciones de quietud por influencia de la gravedad Pueden sedimentar los sólidos en suspensión más gruesos y peso especifico > agua ANÁLISIS

Lodos son acumulaciones de sólidos que se sedimentan AGUAS RESIDUALES

Tubos de Imhoff Tiempo de sedimentación de 1 h Cond. quietud. T. ambiente y luz solar no interfiera el proceso ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Cono graduado a 1 L

Resumen de Sólidos Sólidos disueltos totales en abastecimiento de aguas para uso público o industrial. Comprueban el potencial del nuevo abastecimiento. Sólidos sedimentables:  análisis de residuos industriales Plantas de tratamiento de resd. Sólidos suspendidos y Sólidos suspendidos volátiles, evalúan conc. de resd. domésticos e industriales. Este análisis determinas la cantidad de sólidos suspendidos que quedan después de la remoción de sólidos sedimentables 

APLICACIONES PRÁCTICAS Control de la aireación de los sólidos en el proceso de Lodo activado

Plantas de tratamiento, el análisis de Sólidos suspendidos se usan para medir la efectividad de las unidades de tratamiento Control de la contaminación de corrientes, remoción de sólidos suspendidos

Sólidos volátiles y Totales, aplican a lodos. Su det. es importante  diseño y funcionamiento de und. de digestión, filtros e incineración

Nitrógeno y Fósforo EUTROFIZACIÓN

EXCESO No deseable

Eutroficación (eutrofización) natural  proceso lento, puede verificarse a lo largo de miles de años EUTROFICACIÓN Eutroficación (eutrofización) cultural  puede producirse por la descarga de aguas negras no tratadas y de residuos agricolas o industriales

Problema significativo de calidad de aguas de alcance mundial ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Acelera el proceso

Ciclo del Nitrógeno

Observar:  Atmósfera como reservorio  

descarga eléctrica y bacterias (fijan nitrógeno) N2 oxida N2O5 + H2O HNO3 tierra (lluvia)  N2 

proteínas  bacterias fijadoras Otras formas

Producción comercial fertilizantes

N2 /NH3 (oxidación directa)  Nitrato  (fertilizar la vida vegetal) NO3- + CO2 + plantas verdes +  Proteínas NH3

+ CO2 + plantas verdes +   proteínas

Liberados en los residuos del organismo, heces y orina. NH2 - C –NH2 + 2 H2O  (NH4 )2 CO3 ureasa

O Muerte de animales y plantas Enzima

Proteínas (N orgánico) + bacterias  NH3 ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Ciclo del Nitrógeno Observar: Cuando se tiene un exceso (por encima del requerimiento de las plantas). El NH3 es oxidado 

2NH3 + 3O2



2NO2- + 2H+ + 2H2O

Bacterias nitrificantes autótrofas (nitrosomona)

2NO2- + O2



2NO3-

Bacterias nitrificantes (nitróbacterias)

Fertilizantes

Nota de interés Controlar el exceso, crecimiento incontrolado de algas y otras plantas acuáticas


Ensayo de Nitrógeno Kjeldahl

Proceso de Digestión

Titulación Final ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Proceso de Destilación

Fósforo Elemento indispensable para el crecimiento. Se encuentra en cantidades limitadas en ríos y lagos. Factor limitante en el crecimiento excesivo de algas y plantas acuáticas .

Ciclo del Fósforo


Aplicaciones en: formulación de sustancias químicas, jabones, pesticidas, aleaciones, suplementos de comida para animales, catalizadores, lubricantes e inhibidores de la corrosión.

Ensayo de Fósforo Método Ácido Ascórbico Adicionar reactivo para desarrollo de color

Leer la absorbancia a 420 nm

Digestar muestras

Enfriar y neutralizar

Diluir ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Demanda Bioquímica de Oxigeno Es la cantidad de oxígeno disuelto se consume en una muestra de agua por los microorganismos cuando se descompone la materia orgánica a 20°C en un período de 5 días.

DBO5 Residuo orgánico

Microorganismos

Materia Orgánica + O2+ nutrientes

Nueva biomasa+ CO2+ H2O + NH3

Curso de agua Determinación de DBO

BIOENSAYO

Materia orgánica (residuo) ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Cantidad de oxígeno consumido por organismos vivos (bacterias) Cond. naturaleza

Demanda Bioquímica de Oxigeno Consideraciones de la determinación Las muestras deben protegerse del aire



evitar la reaireación.

Cond. Ambientales apropiadas para los microorganismos

No



para asegurar su actividad.

presencia de sust. Tóxicas

Nutrientes

(nitrógeno, fósforo)

Grupo diverso de organismos, “semillas”

Relación cuantitativa Cantidad de O2 (necesaria)

Cant. definida compuesto orgánico

CO2+ H2O+ NH3

La velocidad de la reacción depende de la población de microorganismos y de la Temperatura ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Ensayo de la DBO. 4500 - OG


Métodos de determinación de la DBO CÁLCULO FINAL

Método directo  Método de dilución 

Datos de Interés

DBO= (ODi – ODf)/V* 300

Tipo de aguas Limpias Ríos contaminados Ríos para extracción de agua potable Aguas residuales municipales Aguas residuales industriales (industrias de alimentación)


Valores de DBO 1mg/l  5mg/l 3 mg/l 150 – 1000 mg/l  1000 mg/l

Diluciones para el Ensayo de la DBO Volumen de muestra, mL

Intervalo de valores de la DBO

0,02

30.000 – 105.000

0,05

12.000 – 42.000

0,10

6.000 – 21.000

0,20

3.000 – 10.500

0,50

1.200 – 4.200

1,0

600 – 2.100

2,0

300 – 1050

5,0

120 – 420

10,0

60 – 210

20,0

30 – 105

50,0

12 – 42

100,0

6 – 21

300,0

0–7


La cinética de reacción de DBO La velocidad de reacción es proporcional a la concentración de materia orgánica oxidable (C)

Primer orden

 dC dt

 C

o

 dL

En función de la demanda final (L)

dt

 dC dt

 k ´C

 k ´ L

Al separar variables e integrar

dL L

dL

 L

 k ´dt

Lt  e  k ´t Ctte

   k ´dt

t )  k ´t  Ctte ln( L

 L e  k ´t

donde L  e

Ctte

(valor para t  0)

Para “y ” el DBO a cualquier tiempo dado L final, queda:

Lt L

 e  k 't  10 k t Donde k = k ’/2.303

y  L 1  10 k t 

Demanda Bioquímica de Oxigeno, DBO velocidad de reacción.

Primer orden

Cambios de la materia orgánica durante la oxidación biológica de aguas contaminadas, en condiciones aeróbicas



a c i n á g r O a i r e t a M

Materia Orgánica oxidada

Materia Orgánica remanente

Tiempo, días

 dC dt

 k ' C

Interferencias o n e g í x O e d a c i m í u q o i b a d n a m e D

(b)

Curva de la demanda combinada (Carbonácea + nitrificación)

(a)

L, valor Curva de la demanda carbonácea a 20 °C Y = L(1 – 10- kt )

Tiempo, días bacterias formadoras nitrito

2NH3 + 3O2 2NO2-

+ O2 +


2H+

bacterias formadoras nitrato

2NO2- + 2H2 + 2H2O 2NO3- + 2H+

Consideraciones Caso de efluentes provenientes de unidades de tratamiento biológico (filtros percoladores y proc. lodos activados)  alta población de organismos nitrificantes (consumo importante de oxígeno durante el periodo de 5 días)

Importante Control de la contaminación del agua Parámetro que suministra la medida de contaminación orgánica. 

Base para estimar el oxígeno necesario para los procesos biológicos. 

Inhibidor, 2-cloro- 6 (triclorometil) piridina TCMP


Indicador del rendimiento de los procesos (purificación) 

Demanda Química de Oxigeno, DQO Carbono orgánico total

Comp. Aromáticos ( no son oxidados)

Determina la cantidad de oxígeno necesario para oxidar químicamente  sustancias orgánicas (Aguas/aguas residuales) FUNDAMENTO Agente oxidante (químicamente fuerte) + Sustancia orgánica Dicromato de potasio (medio ácido) ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Productos estables


Comparación entre la DBO y DQO

Tiempo de prueba

Velocidad de degradación


DBO

DQO

5 días

2 horas

Aporta información

No aporta información

Esquema de la relación DBO/DQO/Materia orgánica total

DBO5 Biodegradable

DBO

DQO Materia Orgánica total

No biodegradable


Carbono Orgánico Total, COT Se determina midiendo la cantidad de CO 2 que se produce cuando el carbono orgánico de la muestra se oxida (agente oxidante) y comparando con la cantidad que genera un estándar de COTconocido

Metodología Carbono total

Orgánico Catalizador

T= 950°C ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

determinación

Inorgánico (HCO3-, etc.) eliminar

Acidificación + Aireación

CO2 mg/l

Espectrofotométria de Infrarrojo

Relación entre DBO y DQO

El DQO es un ensayo de tipo informativo, cuantifica la cant. de oxigeno que será consumido por un determinado cuerpo de agua (antes y después de la descarga)

Aguas Residuales: DBO20 ≈ DQO DBO5 ≈ 0.6DQO

El factor 0.6 mediante ensayos comparativos

No es valido para aguas residuales industriales (complejas)  alto cont. de fracciones orgánicas no biodegradables (ejm. Alquilbenceno)

Relación entre DQO y COT


COT = 2.66 DQO

Relación Teórica

COT = 2.5 DQO

Relación Práctica

Análisis Físico-Químicos Parámetros

Standard

Metodología

Cloruros Sulfatos Fluoruros

4110 B

Cromatografía Iónica

Cromatógrafo iónico Dionex ICS-3000 ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6


Standard

Metodología

Nitritos Nitratos

4500-NO3 I 4500-NO2 I

Inyección de flujo por reducción de cadmio

Análisis Instrumental

Equipo FIA Método de Colorimetría ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6


Standard

Metodología

Metales y Fósforo

3120 B

Espectrómetro de emisión con plasma de inducción acoplada

Previamente al ensayo: Digestión de las muestras con HNO 3, para eliminar interferencias por materia orgánica y transformar metales en las partículas suspendidas ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

ICP


Standard

Metodología

Mercurio Selenio Arsénico

3112 B 3114 B

Generación de hidruros, Absorción atómica

Equipo de Absorción atómica



Standard

BTEX

6200 C

Hidrocarburos aromáticos polinucleares

6240 B

Fenoles

6440 A

Trihalometanos

6200 C

Metodología

Cromatografía de Gases

En el análisis instrumental es importante conocer el límite de detención de los equipos. Se utilizan patrones, materiales de referencias, y blancos antes de introducir las muestras. Se realiza un precalentamiento de las muestras en un baño de maría para captura 2 mL del gas e inyectar al cromatógrafo. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6

Cromatógrafo de Gases

Parámetros de Carácter Químico Principio del cromátografo de gases:


Parámetros de Carácter Químico Compuestos orgánicos:

HPLC Parámetros

Pesticidas organofosforados y Carbamatos


Metodología

Análisis Instrumental

SM 6610 B

* Cromatografía líquida de alta resolución * Espectrómetro de masas

Parámetros de Carácter Químico Principio del cromátografo líquido de alta resolución:



Bacteriología La prueba del numero mas probable, también conocido como prueba de tubos múltiples de fermentación, consta de dos fases: Fase Presuntiva: Se inoculan o siembran 5 tubos de fermentación con caldo lauril sulfato de sodio. Se incuban y se observa formación la presencia o ausencia de formación de gas pasadas 24 a 48 horas. La formación de gas en los tubos es la prueba positiva en las dos fases del análisis. Fase Confirmativa: consta de hacer inoculaciones como tantos tubos positivos resulten de la fase presuntiva a: * Tubos de fermentación con medio verde bilis brillante * EC medio. Se incuban porque se observa formación la presencia o ausencia de formación de gas pasadas 24 a 48 horas. ChemQuimica C.A. Rif: J-31041813-6


Análisis Microbiológicos Prueba Positiva: crecimiento con producción de gas


Constitución Artículo 127: es un deber y derecho de la población proteger el medio ambiente. Artículo 128: sobre la ordenación del territorio de acuerdo al desarrollo sostenible. Artículo 129: los estudios de impacto ambiental.


Leyes ° Sobre los controles ambientales y la solvencia ambiental.

° Disposiciones que rigen la gestión integral del agua Artículo 5. “El agua es insustituible para la vida… “El agua es un bien social …” “El uso y aprovechamiento de las aguas debe ser eficiente, equitativo, óptimo y sostenible. Artículo 11: destaca el uso eficiente del recurso y la reutilización de las aguas residuales.


Normas y Decretos Decreto N° 3.219 Gaceta Oficial N° 5.305 (1999) Normas para la clasificación y el control de la Calidad de las aguas de la Cuenca del Lago de Valencia (Artículos 36, 38 y 40). Decreto N° 883. Gaceta Oficial N° 5.021 (1995) Normas para la Clasificación y el Control de la Calidad de los Cuerpos de Agua y Vertidos o Efluentes Líquidos (Artículos 3, 4, 10 y 15) Decreto N° 2.181. Gaceta Oficial N° 36.344 (1998) Normas para la clasificación y el control de la calidad de las aguas de la Cuenca del Río Yaracuy (Artículos 26 y 28).


Artículo 36. De las descargas directas o indirectas al Lago Valencia Interpretación de Resultados Decreto N° 3.21 3.219 9


Parámetros Físico-Químicos

Límites máximos o rangos

Aceites minerales e hidrocarburos Aceites y grasas vegetales y animales.

20 mg/l 20 mg/l

Alkil Mercurio

No detectable (*)

Aldehidos Aluminio total

2,0 mg/l 1,0 mg/l

Arsénico total Bario total

0,1 mg/l 5,0 mg/l

Boro Cadmio total

5,0 mg/l 0,1 mg/l

Cianuro total Cloruros

0,1 mg/l 1000 mg/l

Cobalto total

0,05 mg/l

Cobre total Cromo total

0,5 mg/l 2,0 mg/l

Cromo hexavalente Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO 5, 20)

0,1 mg/l 60 mg/l

Demanda Química de Oxígeno (DQO) Detergentes

350 mg/l 2,0 mg/l

Dispersantes

2,0 mg/l



Parámetros Físico-Químicos

Límite ites máximos o rangos

Espuma

Ausente

Estaño

5,0 mg/l

Fenoles

0,05 mg/l

Fluoruros

5,0 mg/l

Fósforo total (expresado como fósforo).

1,0 mg/l

Hierro total

10 mg/l

Manganeso total

2,0 mg/l

Mercurio total

0,01 mg/l

Níquel total

1,0 mg/l

Nitrógeno total (expresado como nitrógeno)

10 mg/l

pH

6–9

Plata total

0,1 mg/l

Plomo total

0,5 mg/l

Selenio

0,05 mg/l

Só1idos flotantes

Ausentes

Sólidos sedimentables

1,0 mg/l

Sólidos suspendidos

80 mg/l

Sulfitos

2,0 mg/l

Sulfatos

600 mg/l

Sulfuros

0,5 mg/l

Zinc

5,0 mg/l



Artículo 38. De las descargas a redes cloacales Interpretación de Resultados Decreto N° 3.219


Artículo 38. De las descargas a redes cloacales Interpretación de Resultados Decreto N° 3.219


Tratamiendo de aguas residuales

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