El agua, pese a ser una de las sustancias más comunes que se encuentran en la naturaleza, resulta ser, una sustancia muy particular, anómala en casi todas sus propiedades físico-químicas, y posiblemente una de la más compleja de todas las que están constituidas por un único compuesto químico. Su singularidad radica, en la facilidad con que sus moléculas forman grandes agregados tridimensionales cuando está en estado líquido. Esto la diferencia de los fluidos normales y explica los altos valores de viscosidad, tensión superficial y temperaturas de fusión y ebullición.
Su estructura molecular en forma de racimos, todavía no muy bien conocida, se debe a que los átomos de hidrógeno no están geométricamente alineados con el oxígeno central, sino que se encuentran plegados formando un ángulo de 105°, lo que da lugar a una bipolaridad y a enlaces de hidrógeno entre moléculas adyacentes. La verdadera molécula de agua sería, pues (H2O)n, variando el valor de n con las condiciones de presión y temperatura. Debido a la disposición especial plegada de la molécula de agua, esta tiene una gran capacidad de disolución, siendo esta propiedad, precisamente, la que hace más vulnerable su calidad.
Otra característica del agua es su gran estabilidad, incluso en altas temperaturas. A 2.700 °C, únicamente el 11% se disocia en moléculas de hidrógeno y de oxígeno. De esto se deriva que la cantidad total de agua en la tierra permanece constante durante largos períodos, si bien su estado y situación varia, formando lo que se ha dado en llamar el ciclo hidrológico. En determinadas circunstancias el vapor de agua existente en la atmósfera se precipita en forma de lluvia o nieve.
El ciclo hidrológico o ciclo del agua es el proceso de circulación del agua entre los distintos compartimientos que forman la hidrosfera. Se trata de un ciclo biogeoquímico en que hay una intervención mínima de reacciones químicas, porque el agua se traslada de un lugar a otro o cambia de estado físico. Las fases del ciclo del agua son:
Parte del agua caída sobre la tierra se evapora directamente; otra parte, vuelve a la atmósfera a través de la evapotranspiración vegetal; el resto llega, por caminos más o menos complejos superficiales o subterráneos, al mar, donde, por evaporación, es restituida a la atmósfera, completándose así el ciclo.
Las fuentes del agua son:
Aguas meteóricas: para el caso de comunidades rurales o pequeñas poblaciones aparece como posible fuente de provisión la captación de aguas de lluvia, la que debe ser recogida sobre el terreno preparado adecuadamente. En cuanto a la calidad de esta agua podemos mencionar que tiene sólidos disueltos de baja cantidad, muy baja turbiedad, por la composición química se consideran de baja alcalinidad y dureza, y a su vez de alto contenido de dióxido de carbono (las aguas de lluvia al caer disuelven el dióxido de carbono de la atmósfera lo cual les da un pH ácido). Esto se corrige mediante el agregado de cal. Para este tipo de tratamiento es conveniente no utilizar cañerías de plomo por la agresividad de las aguas.
Aguas superficiales: se denominan así a las aguas provenientes de los ríos, arroyos, lagos, etc. Son en general aguas turbias y con color y, además, por ser superficiales están sujetas a contaminarse. Por estas causas exigen tratamiento potabilizador, incluido desinfección previa a su consumo.
Aguas subálveas: son las aguas que corren por el subálveo del río. El subálveo es la zona donde se recoge el filtrado a través del terreno. Se captan en general mediante pozos filtrantes o galerías filtrantes. Son en general aguas de muy buena calidad ya que han sufrido un proceso natural de filtración. El costo de las obras para utilización de esta agua es algo elevado.
Aguas subterráneas: son las aguas que se encuentran en el subsuelo. Podemos distinguir tres tipos de fuentes subterráneas distintas según la posición el agua en el suelo:
Aguas subterráneas profundas: las aguas subterráneas profundas captadas mediante pozos semi urgentes dan por lo general aguas potables, ocupando el segundo lugar en número de habitantes servidos y primero en localidades servidas. Las aguas subterráneas carecen habitualmente de turbiedad y color, pero en algunos casos de aguas subterráneas ferruginosas, estas se colorean a poco de extraerlas por oxidación de compuestos ferrosos contenidos en las mismas y contenidas requieren tratamiento corrector previa a su entrega a consumo. En otros casos pueden contener exceso de sólidos disueltos (elevada mineralización), cloruros, sulfatos, etc., o bien algunos elementos tóxicos como el arsénico, el vanadio o el flúor en alta concentración resultando por esta causa inadecuada su utilización como fuente de provisión.
Aguas freáticas o de primera napa: pueden utilizarse cuando constituyen la única fuente económicamente utilizable. Su nivel oscila bastante y está directamente influenciado por el régimen de lluvias. Su calidad es variable y aunque física y químicamente sea aceptable existe siempre el peligro de contaminación microbiológica. Por ello de resolverse su utilización habrá que hacerlo mediante pozos excavados y perforados a los que se deberá protegerlos adecuadamente contra la contaminación superficial, manteniendo estricto control bacteriológico del agua de consumo.
Aguas de manantiales: agua que brota de la tierra. Pueden constituir una solución para el caso de pequeñas localidades rurales, siempre que tengan caudal suficiente y calidad adecuada. La captación debe estar adecuadamente protegida. El manantial será tanto más seguro como cuanto menos variable sea su caudal, influenciado este por el régimen de lluvias y menos alterable sea la calidad del agua.
Los usos del agua son: saneamiento (higiene y consumo), agricultura (riego), ganadería (bebida), recreación con y sin contacto (balneario, deportes acuáticos), protección de la vida acuática (fauna y flora), hidroeléctrico, industrial (proceso, calderas, refrigeración, hormigón).
A lo largo del ciclo hidrológico, el agua que al pasar a la atmósfera por evaporación es agua destilada de máxima pureza, se va cargando de otras sustancias que determinan, en el momento de su utilización, las características de calidad.
Aunque ya en la atmósfera el agua de lluvia recibe impurezas por gases, aerosoles, polvo y sales, si nos limitamos al ciclo natural, en el sentido de no considerar causas de contaminación debidas de una u otra forma a la actividad humana, la mayor parte de las impurezas provienen de las formaciones geológicas por las que discurre o en las que se almacena y que, en mayor o menor grado, va disolviendo. Por ello, la geología es un factor determinante de la composición del agua y, en definitiva, de su calidad natural. Así, por una parte, el agua, de acuerdo con la litología de las formaciones geológicas con las que está en contacto, resulta ácida o alcalina, con alto o bajo contenido de sales disueltas, con preponderancia de carbonatos, sulfatos, cloruros, etc. Por otra parte, el contacto con formaciones minerales puede ser ocasión para que en el agua se encuentren determinados elementos como el hierro, manganeso, cobre o mercurio cuya procedencia natural conviene conocer para diferenciarla de la contaminación posterior. La composición química y biológica que las aguas llegan a tener de forma natural se modifica por la recepción de efluentes, de muy diferentes características, originados por la actividad humana. Esta composición final es la que determina la calidad del agua en un determinado momento.
Se denomina de esta manera a las aguas que circulan sobre la superficie del suelo.
Pueden presentarse en forma correntosa como en el caso de corrientes, ríos y arroyos, o quietas si se trata de lagos, reservorios, embalses y lagunas.
El agua superficial se produce por la escorrentía generada a partir de las precipitaciones y por la infiltración de aguas subterráneas. Para propósitos regulatorios, suele definirse al agua superficial como toda agua abierta a la atmósfera y sujeta a escorrentía superficial. Una vez producida, el agua superficial sigue el camino que le ofrece menor resistencia. Una serie de arroyos, riachuelos, corrientes y ríos llevan el agua desde áreas con pendiente descendente hacia un curso de agua principal. Esta área de drenaje suele denominarse como divisoria de aguas o cuenca de drenaje.
Una divisoria de aguas es una cuenca circundada por un surco de gran profundidad, que separa áreas de drenaje diferentes. La calidad del agua está fuertemente influenciada por el punto de la cuenca en que se desvía para su uso. La calidad de corrientes, ríos y arroyos, varía de acuerdo a los caudales estacionales y puede cambiar significativamente a causa de las precipitaciones y derrames accidentales. Los lagos, reservorios, embalses y lagunas presentan en general, menor cantidad de sedimentos que los ríos, sin embargo están sujetos a mayores impactos desde el punto de vista de actividad microbiológica. Los cuerpos de agua quietos tales como lagos y reservorios, envejecen en un período relativamente grande como resultado de procesos naturales. Este proceso de envejecimiento está influenciado por la actividad microbiológica que se encuentra relacionada directamente con los niveles de nutrientes en el cuerpo de agua y puede verse acelerada por la actividad humana.
Se define como agua subterránea a la porción de agua subsuperficial que está sometida a una presión mayor que la atmosférica, de modo que fluye dentro de cavidades abiertas dentro de la tierra o que se mueve a través de su superficie bajo la forma de filtraciones o manantiales. El agua subterránea puede ingresar por varios caminos: proviene por ejemplo de la percolación de la precipitación directa, la infiltración de depósitos de agua superficiales y de la recarga artificial.
Existen varias vías de salida tales como la evaporación de agua libre o bien de la humedad del terreno, la evapotranspiración, que se debe básicamente a la utilización y evaporación del agua por medio de la vegetación, escapes a ríos o arroyos o bien sistemas hechos por el hombre como los pozos de suministro.
Las aguas subterráneas se pueden clasificar en general como de capa libre y confinada. En las aguas de capa libre el nivel freático puede subir o bajar dependiendo del nivel de las aguas superficiales, ya que actúan de modo similar a vasos comunicantes. El agua que penetra por infiltración puede llevar diferentes sustancias en disolución dependiendo del origen de la misma. El suelo funciona como filtro de muchas sustancias reteniéndolas, sobre todo materia orgánica. Sin embargo, algunas sustancias llegaran al nivel freático y serán arrastradas por las aguas subterráneas.
Las aguas subterráneas actúan como diluyente y, al no tener organismos que transformen la materia orgánica, como en las aguas superficiales, esta se degrada muy lentamente bajo la acción del oxígeno disuelto. Por ello, cualquier tipo de contaminación orgánica que se origine en las aguas subterráneas tarda muchos años en eliminarse y la inorgánica únicamente se diluye y circula dentro de las venas subterráneas. Actualmente, uno de los mayores problemas de las aguas subterráneas es la contaminación por nitratos de origen agrícola, estando totalmente prohibida la adición de sustancias tóxicas y peligrosas por cualquier procedimiento: infiltración, inyección, etc., ya que estas no tienen ningún mecanismo de eliminación y solo pueden diluir dichas sustancias.
El suelo que se encuentra por debajo de la superficie terrestre se compone de dos zonas hidrogeológicas diferentes; la zona no saturada y la zona saturada. La zona no saturada constituye un sistema de tres fases: sólido, líquido y gas.
Decir que un agua se encuentra contaminada o no es un concepto, de alguna manera relativa, ya que no se puede hacer una clasificación absoluta de la “calidad” del agua. El agua destilada que, desde el punto de vista de la pureza, tiene el más alto grado de calidad, no es adecuada para beber, esto es porque el grado de calidad del agua ha de referirse a los usos a que se destina. La determinación del estado de la calidad de un agua estará referida al uso previsto para la misma.
De igual manera el concepto de contaminación ha de estar referido, a los usos posteriores del agua. En este sentido, la Ley de Aguas (Española, Artículo 85) establece que se entiende por contaminación: Contaminación: La acción y el efecto de introducir materias o formas de energía que impliquen una alteración perjudicial de la calidad del agua en relación con los usos posteriores o con su función ecológica.
El tratamiento de potabilización comienza en unas rejas que eliminan los sólidos gruesos, luego pasa a un desarenador donde se eliminan los sólidos sedimentables más pesados e inorgánicos, posteriormente ingresa a un sedimentador donde se eliminan los sólidos sedimentables menos pesados y orgánicos. Luego se realiza una coagulación-floculación donde se remueven el resto de los sólidos en suspensión, resto de la materia orgánica, coloración (sólidos disueltos y coloidales), el posterior paso es una decantación donde se eliminan los flocs formados en la etapa anterior, el paso siguiente es una filtración donde se retienen los flocs y micropartículas que no fueron separados en la etapa anterior, luego se alcaliniza porque el pH disminuyó por el agregado de ácidos y finalmente se desinfecta con lo que se eliminan microorganismos patógenos con lo que ya se tiene un efluente apto para el consumo.
Las partículas sólidas sedimentan como partículas discretas o como partículas floculables por acción de la gravedad, formando lodos que deben separarse.
Las partículas discretas se separan en desarenadores y se evitan problemas como deposición del material inerte y daños en los equipos electromecánicos de bombeo.
Cuando la turbiedad y los sólidos en suspensión contiene partículas finas, mayormente no coloidal, se coloca un equipo de sedimentación primaria previo a la filtración lenta o al tratamiento de coagulación-floculación-sedimentación. Si contiene partículas mayormente coloidales es conveniente realizar directamente la coagulación-floculación-sedimentación.
Las metas principales de un desarenador son:
La sedimentación sirve para separar la turbiedad y los sólidos en suspensión, al cabo de un tiempo, por acción de la gravedad. Si el material en suspensión sedimenta rápidamente se considera que tiene material silíceo de pequeño tamaño pero de peso específico elevado.
Las partículas con tamaño superior a 0.2 mm no pueden separarse por coagulación
Las unidades se denominan decantadores o sedimentadores indistintamente y pueden ser circulares, rectangulares o cuadrados.
El tiempo de retención debe ser tal que permite que las partículas floten (menos pesadas que el agua) o que las partículas sedimenten (más pesadas que el agua).
Los sólidos son considerados aglomerables o floculentos cuando al descender van aglutinándose cambiando de forma, peso y tamaño con una velocidad de sedimentación mayor.
La coagulación y la floculación son parte de los procesos de una planta de potabilización. La coagulación se realiza con agitación rápida y la floculación con agitación lenta. Los flocs pueden sedimentar en otra cámara o en la misma cámara donde se produjo la coagulación. La coagulación es el agregado de coagulante para que las partículas se aglutinen formando flocs que luego sedimentarán en otra cámara. Los coagulantes pueden ser naturales o sintéticos. El más utilizado es el sulfato de aluminio y está siendo desplazado por el cloruro férrico y principalmente cloruro de aluminio. Es común agregarle polímeros y en menor grado sílice activada y bentonita como floculantes. Los coadyuvantes son polielectrolitos que mejoran la coagulación y son cadenas de subunidades pequeñas que contienen grupos ionizables como el grupo amino, grupo oxhidrilo, grupo carboxilo. Mejoran la coagulación porque aumentan la turbidez del agua, al generar más partículas como las impurezas, disminuyen la dosis porque aumentan la cinética de la reacción y producen flocs más grandes más rápido. Los coagulantes son las sales de aluminio y hierro que forman óxidos hidratados (q+) y atraen a las partículas en suspensión (q-) para formar los flocs. Varían en concentración de óxidos útiles y pH óptimo. El pH es un parámetro crítico en la eficiencia del proceso. La dosis de coagulante depende de tiempo de mezcla (floculación) -es menor cuando es mayor el área de contacto-, punto de inyección (dispersión) -hay una velocidad a la cual es mejor inyectar el coagulante, alcalinidad -cuanto más alta es la alcalinidad mayor es la dosis-, turbiedad -cuanto más elevada es mayor es la dosis necesaria-. Se deben encontrar las condiciones óptimas de velocidad de agitación, concentración de solución, tiempo de mezcla. Para determinar estos parámetros se realiza el JARTEST, el cual consiste en realizar ensayos de agitación en el laboratorio una vez por día o más de una vez (en caso de arroyos o ríos cuyas características físicas varían mucho). Se comercializan en un estado específico y posee un intervalo de pH de trabajo.
La dispersión consiste en agregar reactivos coagulantes, con agitación. Se logra con ello la desestabilización de la materia coloidal. Los reactivos naturales son sulfato de alumina, cloruro férrico o polímeros; todos ellos disponibles en forma líquida o sólida. Los coagulantes varían en concentración de óxidos útiles y en pH óptimo. El ensayo JARTEST permite determinar la dosis del coagulante. Cuanto mayor es la turbiedad, mayor es la dosis porque es mayor la cantidad de sólidos en suspensión, cuanto más alcalino es mayor es la dosis, el tiempo de mezcla cuanto más grande mejor porque se forman flocs más grandes y en mayor número, mejor elegido el punto de demanda menor es la dosis, se requiere una agitación rápida para la coagulación.
La floculación es el proceso de unir partículas previamente coaguladas o desestabilizadas mediante agitación lenta para formar los "flocs" de mayor peso y tamaño, los cuales se separan por filtración, sedimentación o flotación con lo que se obtiene la remoción de la turbiedad y el color del agua. Se comienza con agitación mecánica con paletas rotativas y accionamiento a motor, luego pasa a la agitación hidráulica donde el agua sube y baja a través de placas divisorias por presión hidráulica donde los flocs chocan con otros para hacerse más grandes. La agitación rápida y la impulsión por bombas rompe los flóculos que no se vuelven a formar sin el agregado de más floculante.
La siguiente etapa es la decantación y se separan los flocs formados en la etapa anterior, estos forman lodos que se recogen mediante tornillos arquimédicos para llevarlos a la playa de adensamiento. El efluente clarificado se retira por encima del sedimentador. Las cámaras pueden ser rectangulares o circulares esto depende de la clase de lodos y el tiempo de retención. El tiempo de retención se define como el cociente entre el volumen del sedimentador y el caudal de entrada. Suele ser 2 hs.
La filtración es un proceso físico de eliminación de micropartículas y gérmenes mediante material granular de diferente tamaño (arena, antracita y carbón). Una vez que atraviesa el filtro el agua ya suele quedar cristalina. Los filtros pueden ser por gravedad(rápidos o lentos) o presión (verticales u horizontales)
En una filtración rápida las partículas se retienen sobre todo el manto filtrante no solamente una acción superficial, donde sólo se retienen en la superficie. Los componentes de los filtros de arena y grava son:
Independientemente del tipo de filtración, hay que lavar los filtros a contracorriente con agua o aire a velocidad relativamente elevada para promover la fluidificación parcial y remover los sólidos retenidos.
La alcalinización consiste en el agregado de base porque el pH ácido corroe cañerías y genera desprendimiento de gases con espuma que dificulta el análisis posterior y el tratamiento. La dosis depende del pH y se determina experimentalmente. Algunos alcalinizantes son hidróxido de sodio (caro), carbonato de calcio (caro) e hidróxido de calcio (genera incrustaciones). La elección depende de los costos y del análisis de sus desventajas.
El objetivo de la desinfección de un efluente destinada al consumo humano y al uso doméstico es la inactivación y destrucción de los microorganismos patógenos. La cloración es un eficiente mecanismo de desinfección. Las esporas resisten al desinfectante, estos más que los quistes protozoos, estos más que los virus, estos más que las bacterias vegetativas.
Para la cloración, la dosis de cloro depende de:
El cloro residual es una cantidad extra y no tóxica de cloro, que permite que no ingresen los patógenos desde la salida de la planta de tratamiento a el medidor de agua. Este punto representa el lugar donde se le entrega el agua a los clientes. La cloración se realiza de manera de satisfacer la demanda de cloro y dejar un residual de 0,5 mg/L. La eficiencia se mide por el análisis de cloro y los análisis bacteriológicos de coliformes fecales y totales. Debe haber ausencia de este microorganismo para asegurar la no presencia del resto de los patógenos. Si se representa el cloro residual vs la demanda de cloro se obtienen 3 curvas: sin demanda, demanda media, demanda alta. En la curva sin demanda de cloro, el cloro residual aumenta con la dosis de cloro, si la demanda es media o alta, crece hasta un punto que se denomina breakpoint, donde el cloro residual empieza a disminuir y aumentando la dosis de cloro se logra que la curva tenga el mismo comportamiento que la curva sin demanda.
La fluoración se utiliza principalmente cuando no hay otra fuente de fluór para las poblaciones. En exceso impide la fijación de calcio en dientes y huesos. El ablandamiento se utiliza para disminuir la dureza del agua. La desmanganización y la desferrización para eliminar los iones hierro y manganeso que precipitan metales que causan un sabor astringente al agua. La desarsenización para eliminar el arsénico que es perjudicial para la salud. Filtración con carbón activado para eliminar las algas para que no se produzca eutrofización. Eliminación del olor, sabor y colores, por ejemplo fenoles y materia orgánica que le dan un sabor a humedad. La decloración, si se ha hecho un uso intensivo de cloro y no ocurrió la reacción a punto quiebre, permite disminuir los niveles de cloro.
En base al destino del agua, se exigirá una calidad o determinados valores en los parámetros físicos-químicos. El agua de consumo posee valores recomendados por la OMS (internacional) y por el CAA (nacional).
Consiste en la remoción de compuestos solubles con calcio y magnesio presentes en el agua. Estos causan la dureza del agua.
Se define como dureza la propensión a formar incrustaciones y el poder precipitante de las soluciones de jabón empleadas para determinarla. La dureza puede ser temporal (carbonatos y bicarbonatos de calcio y magnesio) o permanente (sulfatos, nitratos y cloruro de calcio y magnesio). La dureza temporal se puede separar calentándolas o hirviéndolas suficientemente. Se libera el dióxido de carbono que precipita compuestos insolubles de calcio y magnesio. La dureza se expresa en partes por millón de carbonato de calcio equivalente.
El objetivo del ablandamiento es eliminar las sales que provocan la dureza a fin de controlar la corrosión, control de incrustaciones y mejorar la calidad del agua para diversos usos. Los métodos utilizados para el ablandamiento son: descarbonatación con cal-soda, intercambio iónico, membranas mediante osmosis inversa.
El carbón activo se utiliza para adsorber partículas que causan sabor, olor y color al agua. Las resinas se utilizan para la remoción de partículas orgánicas. El dióxido de carbono es absorbido por el hidróxido de calcio para dar lugar a carbonato de calcio e hidróxido de magnesio. Se adiciona soda Solvay en aguas con dureza permanente, y permite la descomposición del sulfato cálcico insoluble para dar lugar al carbonato cálcico insoluble y el sulfato sódico soluble. La adición de cal y sosa se aplica cuando el agua tiene una combinación de durezas, dureza permanente y dureza temporal. La cal absorbe el dióxido de carbono, y este no es afectado por la sosa que emplea para corregir la dureza permanente.
El intercambio iónico comprende la transferencia de iones presentes en la disolución (contaminantes) y los que están presentes en una zeolita. Las reacciones químicas de sustitución suceden entre un electrolito soluble y uno insoluble con el que se pone en contacto. El mecanismo es similar a la adsorción por lo que se considera un caso especial de adsorción. Para la desionización se puede utilizar un sólo tanque que contiene las resinas catiónicas y aniónicas. El intercambiador de cationes es un intercambiador de iones hidrógeno de poliestireno sulfonado. El intercambiador de cationes reemplaza los iones calcio, magnesio, hierro por iones hidrógeno. El intercambiador de aniones utilizado es un intercambiador de resina tipo amina fuertemente básica. El intercambiador de aniones reemplaza los iones sulfatos, carbonatos, bicarbonatos por iones oxhidrilo. Luego los iones hidrógeno se combinan con los iones oxhidrilo para dar agua. Las operaciones combinadas permiten remover la sílice, minerales y dióxido de carbono para dar agua aproximadamente neutra. En la rectificación con ciclo del sodio, los iones sodio pasan a formar la solución, mientras que los iones calcio y magnesio pasan al sólido. Sus bases son permutables. Los iones sodio pasan a formar sulfatos, cloruros y carbonatos.
Consiste en someter a un fluido sobre una membrana a una presión mayor que la presión osmótica de la solución. Tal membrana es semipermeables y permite el paso del disolvente y no de los solutos que contiene. Los solutos deben ser de bajo peso molecular para que no taponen la membrana. Se puede lograr a remoción de dureza, compuestos orgánicos, turbiedad, productos de la desinfección y plaguicidas y otros elementos presentes en el agua.
La velocidad con que el agua corroe las tuberías depende del pH, temperatura, concentración de ciertas sustancias minerales, velocidad y oxígeno disuelto. Entre los tratamientos paralelos se puede eliminar los gases disueltos como el dióxido de carbono, sulfuro de hidrógeno y oxígeno mediante ebullición. Se dosifican fosfatos que forman una capa protectora de material, sosa cáustica que aumenta el pH e hidrazina como reductor, que elimina el oxígeno residual y libera nitrógeno como residuo.
El agua destinada al uso industrial es un 22%, destinada al uso agrícola es un 70% y el agua destinada a uso doméstico es un 8%. Se utiliza principalmente en equipos de transferencia de calor, limpieza de áreas de trabajo, equipos e instrumentos y como materia prima. La cantidad y calidad de agua que requiere una industria dependerá del tamaño de esta y de los procesos desarrollados. La selección de un sistema de tratamiento depende de las condiciones que aseguren la sostenibilidad, eficiencia a través del tiempo, calidad del agua cruda, calidad requerida en el agua, volúmenes por etapa y costos de tratamiento. Las sustancias contenidas en el agua pueden estar disueltas o en suspensión. Las sustancias en suspensión son lodos, materia orgánica, arena y residuos. Las sustancias disueltas son bicarbonatos de calcio, sodio y magnesio, sulfatos de calcio, sodio y magnesio, nitratos de calcio y magnesio, residuos, gases como el dióxido de carbono y el oxígeno.
Los efectos de las impurezas que contienen los equipos térmicos:
Se muestrea 5 veces, antes y después de la coagulación, antes y después de la filtración y antes del consumo. Para aguas subterráneas. se muestrea dos veces, luego de extraerla y antes del consumo. En la red de distribución los sitios de muestreo se establecen en puntos terminales de cañería, barriendo toda el área de red y si existiese en estaciones de rebombeo. Las muestras deben tomarse de los grifos de entrada directa y no de instalaciones internas.
Los parámetros de control pueden ser físicos como la turbiedad, pH, temperatura, color, olor, conductividad; químicos como los bicarbonatos, sulfatos, sulfuros, nitratos, nitritos, calcio, magnesio, dureza, alcalinidad; bacteriológicos como el análisis de coliformes totales, fecales, pseudomonas, enterococos.
Es variables y aumenta en condiciones críticas (epidemias, inundaciones, etc.). Las más usuales son: diaria (agua de fuente), mensual (agua de red) y trimestral (agua de la fuente decantada, filtrada y de consumo).
Todo elemento o sustancia líquida, sólida o gaseosa que un establecimiento, inmueble o barco descarga al cuerpo receptor incluyendo todo desecho humano, animal, natural o sintético, líquido, sólido o gaseoso o una mezcla de ellos que se arroje con el efluente. El influente entra al proceso y el efluente sale del proceso. Los tipos de efluentes son: líquido, gaseoso y residuo sólido. Los efluentes líquidos son aguas de abastecimiento a una población que han sido impurificadas por diversos usos. Resultan de la combinación de líquidos y desechos arrastrados de viviendas, establecimientos fabriles, hospitales más las aguas subterráneas, superficiales y de precipitación que pudieran agregarse. Los efluentes gaseosos son sustancias que se vierten a la atmósfera (gases, aerosoles, humos negros, nieblas) a través de conductos o emanaciones difusas. La contaminación atmosférica se define como la condición atmosférica donde los gases alcanzan concentraciones o niveles más elevados que los normales causando riesgos, daños a los ecosistemas, bienes y personas. La contaminación proviene principalmente del tránsito automotor, combustión de combustibles fósiles y actividades de industrias químicas. Un residuo sólido es cualquier objeto, sustancia, elemento sólido proveniente del consumo o el uso de un bien en una actividad industrial, institucional, de servicios que el generador abandona, rechaza o transfiere a otra persona que se puede utilizar para construir otro bien, con valor económico o de disposición final. Los residuos sólidos se dividen en aprovechables y no aprovechables. Se consideran residuos sólidos aquellos obtenidos del barrido de áreas públicas. Se clasifican en domiciliarios y no domiciliarios. Los domiciliarios son biodegradables o no biodegradables. Los biodegradables son aquellos que degradan fácilmente y en un corto período de tiempo como la frutas, cáscara de frutas, verduras y los no biodegradables son aquellos que no se degradan fácilmente y tienen ciclos de degradabilidad muy largos. Ejemplos son la hojalata, vidrio y elementos de construcción. Se clasifican a su vez en reciclables y no reciclables. En las actividades industriales se generan efluentes como residuos sólidos por lo que deben ser controladas. Los residuos sólidos domiciliarios tienen diversas etapas: generación, transferencia, procesamiento, tratamiento y disposición final. La generación constituye el origen de los residuos y de allí se los mueve a otros lugares, la transferencia puede ocurrir vía camiones o vía acuática, incluye procesos como la compactación o selección diferenciada, incluso desde el mismo lugar o los domicilios, el procesamiento se realiza para separar el material biodegradable de lo no biodegradable, el tratamiento los vuelve inocuos o que no dañan el medio ambiente. Se realiza mediante tratamientos biológicos o rellenos sanitarios. Los no domiciliarios pueden clasificarse según su origen: industriales que pueden ser peligrosos, tóxicos tienen muchos residuos de envases, de todo tipo de materiales; agro industriales que se conforman por los "rastrojos" que son restos de tallos y hojas que quedan después de la cosecha y que se puede utilizar para sacarles energía, residuos de envases de pesticidas, biocidas, fertilizantes, tienen un tratamiento especial no se disponen junto con la basura común; mineros contaminación por metales pesados; hospitalarios que presentan por sobre todo residuos sólidos infecciosos, tóxicos, patológicos, tienen su legislación especial para transporte, tratamiento y disposición, se aplican tratamiento de pirólisis en hornos de incineración donde debe haber control de los gases, tienen un problema las dioxinas; de la construcción básicamente inocuos pero ocupan gran volumen, principalmente inorgánico y puede reusarse. Según los efectos se clasifican en residuos peligrosos, aquel residuo o desecho que por sus características tóxicas, corrosivas, explosivas, inflamables, reactivas puede causar un riesgo o daño en la salud, también se consideran peligrosos, los envases, embalajes que estuvieron en contacto con ellos; no peligrosos, se denominan así por no presentar características de peligrosidad, los receptores debe verificar tipo de carga y clasificarla como peligrosa o no para su posterior tratamiento; inflamables, característica de un desecho que consiste en arder cuando hay fuerte ignición bajo ciertas condiciones de presión y temperatura; tóxico, característica de un desecho que consiste en provocar efectos biológicos adversos que puedan causar daño en la salud humana o en el ambiente, para los desechos tóxicos se definen criterios de toxicidad y se establecen límites de control: A) Dosis letal media oral (DL50) para ratas menor o igual a 200 mg/kg de peso corporal. B) Dosis letal media dérmica (DL50) para ratas menor o igual de 1000 mg/kg de peso corporal. C) Concentración letal media inhalatoria (CL50) para ratas menor o igual a 10 mg/L. D) Alto potencial de irritación ocular, respiratoria y cutánea, capacidad corrosiva sobre tejidos vivos. E) Susceptibilidad de bioacumulación y biomagnificación en los seres vivos y en las cadenas tróficas. F) Carcinogenicidad, mutagenicidad y teratogenicidad. G) Neurotoxicidad, inmunotoxicidad y otros efectos retardados. H) Toxicidad para organismos superiores y microorganismos terrestres y acuáticos. I) Otros que las autoridades competentes definan como criterios de riesgo de toxicidad humana o para el ambiente. Corrosivos, característica de un residuo que produce daños graves en los tejidos vivos con lo que esta en contacto o daños en los materiales. Radiactivos, desechos compuestos por elementos, isótopos, compuestos con una actividad radiactiva por unidad de masa que supere el valor establecido y capaces de emitir radiaciones ionizantes, directas o indirectas, de naturaleza corpuscular o electromagnética que en su contacto con la materia produzcan ionizaciones a niveles superiores a las radiaciones naturales de fondo.
La gestión de residuos sólidos se realiza en cuatro etapas: evitar, minimizar, tratar y disponer. Evitar es la acción ambiental más conveniente, luego le sigue minimizar que consiste en reducir, reutilizar, reciclar y recuperar, le sigue tratar que consiste en procesos físicos (separación fraccionada), químicos (calcinación), biológicos (compostaje), como acción ambiental menos conveniente está disponer que se realiza en rellenos sanitarios, rellenos de seguridad, rellenos de inertes.
Los efluentes gaseosos provienen mayoritariamente de las actividades industriales y de las grandes urbes (combustión de motores). Los contaminantes principales son: contaminantes del carbono (dióxido de carbono y monóxido de carbono); contaminantes del nitrógeno (monóxido del nitrógeno y dióxido de nitrógeno); contaminantes del azufre (trióxido de azufre y dióxido de azufre); plomo, mercurio (y otros elementos pesados) antes había plomo en la gasolina y la contaminación era muy alta, volátiles orgánicos de bajo peso molecular (benceno, dioxinas, amianto (hoy ya no se usa), CFC (hoy casi no se usa, se utilizaba en los equipos de refrigeración y en los aerosoles); partículas sólidas muy pequeñas que forman geles, humos, nieblas que no sólo afectan la salud humana sino también la estética y la visibilidad.
Los contaminantes pueden ser primarios como el monóxido de carbono, amoníaco, dióxido de azufre o contaminantes secundarios que son derivados de los anteriores como la lluvia ácida.
Una forma de eliminar los residuos sólidos es mediante incineración pero los gases deben ser tratados. Se utilizan filtros que retienen o adsorben las sustancias disueltas (contaminantes) en el gas, ciclones donde atraviesa el gas y por fuerza centrífuga se separan las partículas contaminantes, torres de absorción donde se pone en contacto un líquido con el gas y las partículas contaminantes se transfieren al líquido. Los precipitadores electrostáticos consisten en imanes que atrapan las partículas ferromagnéticas de la corriente gaseosa.
Los efluentes líquidos domiciliarios provienen de actividades domiciliarias como lavado de platos, de pisos, evacuación de los baños. Contienen alto contenido de materia orgánica, detergentes, sólidos, alta turbiedad, color negro por la presencia de sulfuros metálicos. La evacuación de la materia orgánica sin un tratamiento previo produce la disminución del oxígeno disuelto en el cuerpo receptor lo que compromete la fauna y flora acuática.
Las aguas blancas provienen de la lluvia y contienen residuos que arrastran desde los techos, azoteas, calles, veredas, también contienen contaminantes atmosféricos.
Un líquido cloacal crudo presenta características:
Para medir las características se emplean los siguientes parámetros:
Los efluentes líquidos también pueden provenir de establecimientos especiales o industriales. En los establecimientos especiales se produce el fraccionamiento, manipuleo y limpieza de artículos y materiales, no se produce ninguna transformación en su esencia. Ejemplos son: talleres mecánicos, laboratorios de análisis, tintorerías, fábricas de pastas, hospitales. En los establecimientos industriales se producen manufacturación, elaboración y procesos que producen nuevos productos a partir de materia prima o materiales empleados. Ejemplos son: curtiembres, frigoríficos, alimenticias, químicas, siderúrgicas, metalúrgicas, entre otras.
Desagües industriales: junto con los desagües cloacales constituyen la principal causa de contaminación de las aguas. Es difícil establecer las características de las aguas residuales industriales porque depende de la naturaleza y cantidad de residuos producidos lo que difiere según la clase de industria incluso para las del mismo tipo, ya que depende del proceso fabril desarrollado.
Un efluente se puede caracterizar según:
El muestreo de control consiste en extraer una porción del efluente que sea representativa de la calidad de descarga del efluente en el momento de control, con el propósito de analizar la calidad de la misma. El muestreo tiene como objetivos: controlar la calidad del efluente y proponer un tratamiento en caso de que el mismo sea contaminante, controlar la eficiencia del tratamiento, determinar la factibilidad de reúso o recupero y analizar los efectos del vuelco al cuerpo receptor.
Los efluentes industriales o comerciales presentan una composición inestable debido a su variada composición que los obliga a cambiar la composición, concentración. La velocidad de los cambios se ve afectada por el pH, la temperatura, concentración y acción bacteriana. De la misma manera, la temperatura, color y las características de las sustancias oxidables y reducibles pueden cambiar rápidamente por lo que tales variables deben analizarse antes de llegar al laboratorio (in situ).
Si la naturaleza del efluente es tal que pudiera descomponerse rápidamente debería ser mantenida a baja temperatura para retardar la acción bacteriana y evitar el cambio de las características. El control de temperatura a 4°C, retarda la acción bacteriana y suprime la volatilización de los gases disueltos, los cuales afectan las características físico-químicas de las muestras.
Para el análisis se recomienda extraer un volumen de 2 litros de muestra, almacenarlos correctamente en recipientes de vidrio o plástico que tengan boca ancha o tapa a rosca o cierre hermético.
El método estándar actual de determinación de turbiedad se apoya en instrumentos que utilizan el principio de nefelometría. El instrumento tiene una fuente de luz que ilumina la muestra y detectores fotoeléctricos con una aditamento para lectura del rayo que forma ángulos rectos. Se acostumbra usar como estándar una suspensión de polímero de formazina u otras preparaciones disponibles de comercio. Los datos de turbiedad se emplean para determinar si es necesario un tratamiento de coagulación química y filtración en las plantas de abastecimiento de agua. Se emplea la determinación de sólidos en suspensión para verificar la remoción de la turbiedad en las aguas. La turbiedad se elimina mediante un tratamiento de coagulación-floculación.
DBO/DQO<0,2-->Materia orgánica biológicamente resistente.
DBO/DQO=0,4--> Tanto Materia orgánica biológicamente resistente como materia orgánica biológicamente oxidable.
DBO/DQO>0,6-->Materia orgánica biológicamente oxidable.
Estos son los más básicos y generales. Luego dependerá de cada industria la determinación de otro factor.
Las principales fuentes de contaminación del agua son los establecimientos industriales y los especiales. Dentro de los establecimientos especiales se encuentran las operaciones de fraccionamiento, manipuleo o limpieza de artículos y materiales, no producen ningún tipo de transformación de producto en esencia. Ejemplos son: hospitales, estación de servicio, lavaderos de autos, hiper y supermercados. Dentro de los establecimientos industriales está la manufacturación, elaboración y procesos que producen transformación de la materia prima o materiales empleados o dan origen a nuevos productos. Ejemplos son: curtiembres, frigoríficos, textiles, papeleras, metalúrgicas, siderúrgicas, alimenticias (lácteos, bebidas con/sin alcohol, pescados), destilerías, ingenios azucareros y químicas (pinturas y colorantes, fertilizantes, pesticidas, insecticidas, productos de limpieza).
Los desagües industriales, conjuntamente con los desagües cloacales, constituyen la causa predominante de contaminación de las aguas. Es muy difícil definir las características de los desagües industriales, dado que presentan la particularidad de su gran variedad en cuanto a naturaleza, y cantidad de residuos producidos, verificándose notorias diferencias según los tipos de industrias, concepto que incluye a las similares, ya que depende de la modalidad del proceso fabril desarrollado. Por ejemplo, un frigorífico arroja un efluente con materia orgánica, sólidos, grasas y detergentes.
Las aguas cloacales (residuales) están compuestas principalmente por el desecho de tres grupos principales:
Para medir los contaminantes físicos utilizaría los parámetros físicos como la turbiedad, color (aparente real), olor, temperatura, conductividad (para determinar que especies inorgánicas tiene el efluente), análisis de sólidos (para evaluar los porcentajes de los distintos tipos de sólidos que pueda contener el agua como sólidos en suspensión, sedimentables, coloidales y disueltos). Para medir los contaminantes químicos utilizaría los parámetros químicos como el pH, alcalinidad (para determinar la presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), cloruros, oxígeno disuelto (determina organismos aeróbicos y anaeróbicos), DBO (para determinar el poder contaminante de los residuos), DQO (para medir la cc de materia orgánica), fósforo (desechos comunes, detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfatos.
Para medir la turbiedad se utiliza un turbidímetro; el color se mide con el espectrofotómetro; el olor por análisis sensorial; la temperatura se mide con un termómetro; la conductividad con un conductímetro; los sólidos disueltos y suspendidos mediante filtración y gravimetría; los sólidos sedimentables mediante sedimentación en un cono de Imhoff; los sólidos coloidales se miden por espectrofotometría. Para medir pH se utiliza el peachímetro; para medir dureza se utiliza la alcalinidad; cloruros mediante titulación con nitrato de plata; oxígeno disuelto mediante un oxímetro; materia orgánica se mide con DBO, oxígeno consumido, DQO; fósforo mediante fosfatos; nitrógeno mediante nitrógeno amoniacal, nitratos, nitritos; detergentes mediante sustancias reactivas al azul de orto-toluidina; grasas y aceites mediante sustancias solubles en frío en éter etílico.
El conocimiento de la naturaleza del agua cloacal, es fundamental tanto para el tratamiento y evacuación como la gestión de calidad medioambiental. Las aguas cloacales se caracterizan por su composición física, química y microbiológica. Las propiedades se relacionan entre sí, por ejemplo la temperatura afecta la actividad microbiológica y los gases disueltos que hay en el agua. Las características físico-químicas son alta alcalinidad, alta turbiedad, gran presencia de sólidos disueltos, gran presencia de sólidos en suspensión, alta cantidad de materia orgánica, detergentes, color negro por la presencia de sulfuros metálicos. Las características microbiológicas son presencia de virus, protozoos y bacterias que se desarrollan cuando el líquido se estabiliza biológicamente. El tratamiento propuesto para depurar un efluente cloacal comienza con una reja que retiene los sólidos en suspensión más grandes, luego posee un desarenador que retiene los sólidos sedimentables a los 10 minutos, luego contiene un sedimentador para retener los sólidos sedimentables que no se separaron en el desarenador, la etapa siguiente es una neutralización donde se adiciona un ácido como el clorhídrico o el sulfúrico para disminuir el pH hasta pH neutro, posteriormente pasa a un tratamiento de barros activados donde se remueve la materia orgánica, sólidos en suspensión y la coloración, luego pasa a una adsorción con carbón activado donde se eliminan partículas que causan olor y color, el resto de la materia orgánica, detergentes.
Las características físicas más importantes de un agua residual son el contenido total de sólidos, el olor, la temperatura, la densidad, el color, la turbiedad y el pH. Para evaluar el aspecto se utiliza la turbiedad con turbidímetro, el color que se mide es el aparente real mediante colorimetría, olor mediante análisis sensorial, temperatura a través de un termómetro, conductividad (para determinar que cantidad de especies inorgánicas tiene el efluente) mediante un eléctrodo, análisis de sólidos (para evaluar los porcentajes de los distintos sólidos que pueden contener el agua, ya sea en suspensión, coloidales, sedimentables y disueltos).
Para el estudio de las características químicas de las aguas cloacales se deben tener en cuenta la materia orgánica presente, la materia inorgánica y los gases disueltos. Más específicamente los sulfatos, carbonatos, bicarbonatos, cloruros, nitratos, nitritos, sulfuros, fosfatos, calcio, magnesio, sodio, potasio, hierro, manganeso, proteínas, glúcidos, lípidos y detergentes. Los parámetros para evaluar las características químicas son pH, alcalinidad (para determinar la presencia de oxhidrilos, carbonatos y bicarbonatos), cloruros, oxígeno disuelto (determina organismos aeróbicos y anaeróbicos), DBO (para determinar el poder contaminante de los residuos), DQO (para medir la cc de materia orgánica), fósforo (desechos comunes, detergentes sintéticos), detergentes, grasas y aceites, sulfuros.
Un efluente residual con una concentración de 15 mg/L de fosfato (PO4(-3)), se vuelca a una laguna con un caudal de 30 m3/h ¿Cuál será el aporte diario en kg de fósforo (kg P) a dicho cuerpo?
15mg/L.30m3/h.1000L/m3.kg PO4/1000000mg.31kg P/95kg PO4.24h/día=3,52kg P/día
Tal vez la característica más importante de las aguas residuales en este aspecto es la presencia de organismos patógenos procedentes de desechos humanos que estén infectados o sean portadores de una cierta enfermedad. Los principales grupos de organismos patógenos son las bacterias, los virus, los protozoos y los helmintos. Los organismos bacterianos patógenos que pueden ser excretados por el hombre causan enfermedades del aparato intestinal como la fiebre tifoidea y paratifoidea, la disentería, diarreas y cólera. Debido a la alta infecciosidad de estos organismos, cada año son responsables de gran número de muertes en países con escasos recursos sanitarios.
Como resultados del proceso se obtienen lodos y efluente clarificado. El efluente tratado se vuelca al cuerpo receptor o se reutiliza y los lodos se tratan y se disponen en rellenos sanitarios o se reutilizan (elaboración de biosólidos). La serie de procesos de tratamiento depende de ciertos factores:
Un tratamiento de efluentes es el conjunto de procesos destinados a modificar la composición física, química o biológica de los efluentes líquidos con el objeto de volverlos inocuos para su vuelco y recuperación para otros usos.
Los sólidos suspendidos gruesos se separan por filtración con rejas, los sólidos suspendidos sedimentables por sedimentación, los sólidos suspendidos finos no sedimentables por tamiz de abertura pequeña, los sólidos disueltos o suspendidos biodegradables por tratamiento biológico natural, los sólidos suspendidos biológicamente persistentes por adsorción u oxidación química, los sólidos disueltos inorgánicos se separan por ósmosis inversa, electrodiálisis, intercambio iónico.
Para un líquido cloacal, los tratamientos que se aplican son primarios (físicos) o secundarios (biológicos). Los tratamientos primarios son sedimentación, filtración y los secundarios son tanque Imhoff, biodigestor, lodos activados. Con los primarios se remueven los sólidos sedimentables y parte de la materia en suspensión, los sólidos disueltos y el resto de los suspendidos se remueve en tratamientos biológicos. Los tratamientos se clasifican según su grado de depuración en primarios (remueven más material), secundarios y terciarios y según los fenómenos involucrados en físicos, químicos y biológicos. Los tratamientos primarios corresponde con los físicos y los tratamientos secundarios corresponden con los biológicos o físico-químicos.
El objetivo del pretratamiento es la eliminación de los sólidos gruesos como trapos, ramas y de material inerte como ser arenas, gravas. Estos generan daños en las cañerías, bombas electromecánicas, obstrucciones al paso del fluido.
Esta etapa del proceso puede ser realizada con los siguientes dispositivos:
El objetivo de esta etapa es la remoción física de los sólidos sedimentables y parte de la materia orgánica, sólidos en suspensión. Los métodos para llevar a cabo esta etapa son:
1.Sedimentación discreta: las partículas mantienen su individualidad. Por ejemplo: deposición de arena, arcilla, grava en desarenadores. Un sedimentador funciona igual que un desarenador pero retiene sólidos sedimentables menos pesados durante un tiempo de retención de 2 horas. Contienen cámara rectangular o circular, paleta barrefondos, fondo inclinado ,tolva de lodos. Este es un equipo de sedimentación primaria.
Si se tiene un efluente con una concentración de sólidos a las 2 horas y a los 10 minutos, que tratamiento propone si la legislación prohibe los sólidos sedimentables en la descarga? Para eliminarlos se debe utilizar un desarenador ya que contiene sólo sólidos en suspensión sedimentables a los 10 minutos como arenas, arcillas, gravas.
2. Sedimentación con floculación. Las partículas se unen a otras para sedimentar como partículas de mayor tamaño y peso. Se considera sedimentación secundaria. Se suele realizar luego del tratamiento biológico.
3. Sedimentación por zonas. Las partículas caen formando una especie de manto como un solo cuerpo.
Ambos procesos pueden considerarse como pretratamiento en algunas bibliografías.
El objetivo en esta etapa es la degradación de la materia orgánica para estabilizarla en estado mineral en un reactor biológico, a través de la actividad microbiológica (generalmente bacteriana) que la utilizan como substrato. Estos reactores son el lugar donde se da la formación de la masa de microorganismos. Parte de esta biomasa se desprende y es arrastrada por el efluente, por lo que, generalmente, los reactores son seguidos por sedimentadores. Los sólidos sedimentados se recirculan al reactor biológico pero parte se descarta, a fin de mantener bajo control la población de microorganismos. Los sistemas biológicos utilizados a nivel industrial que se aplican por lo general como tratamiento secundario pueden ser de tipo aerobio y anaerobio:
Se prefieren los procesos anaerobios sobre los aerobios por la reducción de los costos de operación. En los anaerobios, hay presencia de compuestos tóxicos (como el fenol), hay recalcitrantes o xenobióticos, que son aquellos cuya biodegradabilidad es muy dificultosa. En los procedimientos anaerobios hay menos producción de biomasa por unidad de reducción de sustrato por lo que el manejo y evacuación del exceso de lodo es menor, hay un menor requisito de nutrientes (no la materia orgánica), es posible operar a cargas superiores y se produce metano que es un gas que se puede utilizar como biocombustible. En un tratamiento aerobio, hay mayores tiempos de residencia, no hay emisión de malos olores, no se requieren temperaturas mayores (alrededor de 35°C), la clarificación es más sencilla porque se manejan volúmenes mayores de sedimento, es más fácil controlar. Existen 3 factores predominantes para evaluar el tratamiento biológico de un efluente que contenga compuestos tóxicos o recalcitrantes. Esos factores son:
Esta etapa puede realizarse mediante los siguientes procesos aeróbicos:
Un efluente residual que contiene 300 mg/L de materia orgánica biodegradable se procesa en una planta de tratamiento aeróbico de 200 m3/día consiguiendo una conversión del 40% en CO2 y H2O. Calcule los kilos de O2 requeridos diariamente en el proceso de depuración.
CH2O+O2-->CO2+H2O
30mg/L-32mg/L
0,4.300mg/L-x=128mg/L
128mg/L.1g/1000mg.1kg/1000g.1000L/m3.200m3/día=25,6kg/día
Si se descargan 50 kg de azúcar en una represa de agua cuya concentración de oxígeno disuelto es 10 mg/L a 25°C. ¿Cuantos litros de ésta agua se contaminará hasta el grado de eliminar todo el oxígeno disuelto por biodegradación?
C12H22O11+12O2-->12CO2+11H2O
342kg-12.32kg
50kg-x=56,14kg
56,14kg.1000000mg/kg.1L/10mg=5614035,088L
Para el ciclo del carbono, los productos de la fermentación anaerobia son gases como el metano y el dióxido de carbono. Las etapas son: (1) fermentación ácida (2) fermentación metánica. En la fermentación ácida, los compuestos orgánicos complejos (proteínas, grasas e hidratos de carbono) se hidrolizan en primer lugar para producir unidades moleculares menores, las cuales a su vez son sometidas a biooxidación, convirtiéndose principalmente en ácidos de cadena corta como el butílico, propiónico, acético. Una población heterogénea de bacterias facultativas y anaerobias es responsable de estas reacciones de hidrólisis y oxidación.
En la etapa de fermentación metánica, los microorganismos metanogénicos que son estrictamente anaerobios, convierten los ácidos de cadenas más largas a metano, dióxido de carbono y ácidos de cadena corta. Las moléculas ácidas se rompen repetidas veces para dar ácido acético que a su vez da dióxido de carbono y metano.
Si hay condiciones aeróbicas, se forman dióxido de carbono y agua a partir de los compuestos carbonados.
Para el ciclo del nitrógeno, el nitrógeno orgánico se convierte gradualmente a amoníaco, y si hay condiciones aeróbicas, se convierte en nitrito y este en nitratos. El amoníaco no ionizado es tóxico por lo que deben haber condiciones aeróbicas, para que el amoníaco en solución no genere amoníaco no iónico por estar en una reacción reversible, y se oxide a nitrito para luego formar nitrato. Se debe controlar la cantidad de N para que no esté en exceso porque se produce eutrofización del líquido y eventualmente se putrefacta, y se da la generación de compuestos tóxicos. La eutrofización se caracterizar por generar un agua de olor desagradable y un elevado consumo del oxígeno disuelto por parte de los microorganismos porque ya no se puede producir fotosintéticamente debido a la ausencia de luz solar.
En presencia de oxígeno, las reacciones que ocurren son:
NH4(+1)+3/2O2--Nitrosomonas-->NO2(-1)+2H(+1)+H2O
NO2(-1)+1/2O2--Nitrobacter-->NO3(-1)
Para el ciclo del azufre, si el azufre está en condiciones anaerobias se produce sulfuro de hidrógeno el cual tiene mal olor, y si están las condiciones aerobias se forman sulfitos que luego se oxidan a sulfatos.
La diferencia principal es que en el caso aeróbico requiere provisión al sistema y en el caso anaeróbico no. Se genera biogas (metano y anhidrido carbónico) que puede reutilizarse energéticamente, por ejemplo, para calefaccionar el efluente a la entrada del proceso. Otra diferencia es que el anaeróbico no genera la gran cantidad de lodos que si genera el aeróbico y requiere tratarlo (adensamiento y secado). El proceso anaeróbico admite cargas orgánicas superiores.
Los equipos más utilizados son:
Son el método más simple que existe de tratamiento de aguas. Son excavaciones poco profundas cercadas por taludes de tierra. Tiene forma rectangular o cuadrada. Las lagunas tienen como objetivos:
La eliminación de la materia orgánica se lleva a cabo por diferentes procesos en las lagunas de estabilización. En una laguna aeróbica se producen fotosintéticamente algas y se descompone la materia orgánica por oxidación con bacterias aerobias. En una laguna anaeróbica se descompone la materia orgánica por bacterias anaerobias debido a las elevadas cargas orgánicas que tratan.
Las lagunas anaeróbicas presentan un color gris-negro, elevada superficie de terreno, altas profundidades, presenta baja remoción de DBO, menores tiempos de retención y admiten elevadas cargas orgánicas. La alta carga orgánica y los cortos períodos de retención suprimen la actividad fotosintética de las algas por lo que hay ausencia de oxígeno en todos los niveles. Las bacterias anaerobias son responsables del proceso de estabilización de la materia orgánica. La ventaja de las lagunas anaeróbicas son la producción de metano que es un gas y biocombustible que se puede utilizar para calefaccionar el efluente de entrada o con usos energéticos, tasa baja de síntesis celular y por consiguiente una menor producción de lodos, el lodo producido es razonablemente estable y secarse y disponerse por métodos convencionales, admite elevadas cargas orgánicas, tiene requerimientos nutricionales bajos y las desventajas son producción de malos olores por el sulfuro de hidrógeno, amidas y y ácidos grasos, formación de productos tóxicos como el sulfuro de hidrógeno, el medio es corrosivo, exige un intervalo de pH bastante restringido porque requieren altas concentraciones de alcalinidad, es sensible a la contaminación por oxígeno y para obtener altos grados de tratamiento se requieren temperaturas elevadas.
Las lagunas facultativas presentan 3 estratos: zona aerobia que está en la superficie, zona anaerobia que está en el fondo y zona facultativa que está en una posición intermedia. La zona aerobia recibe la luz solar y se produce la fotosíntesis por parte de las algas las cuales producen el oxígeno que consumen las bacterias para degradar la materia orgánica. Los productos de la degradación aerobia son el dióxido de carbono y el agua necesarios para la fotosíntesis. En la zona intermedia, la facultativa, hay bacterias anaerobias facultativas y aerobias que degradan la materia orgánica a medida que sedimenta en el fondo. En en fondo, hay bacterias anaerobias que degradan la materia orgánica que sedimenta en el fondo. Los productos de la degradación anaeróbica son el metano y el dióxido de carbono. El dióxido de carbono se utiliza en la fotosíntesis. Presenta tiempos de retención, profundidad, espacios de terreno, remoción de DBO y color intermedios entre las lagunas aerobias y anaeróbicas.
Las lagunas aeróbicas presentan organismos aeróbicos y algas fotosintéticas que producen el oxígeno disuelto que consumen las bacterias para la degradación de la materia orgánica. Presenta tiempos de retención mayores, poca superficie de terreno, poca profundidad, alto porcentaje de remoción de DBO y aguas más claras que las demás lagunas. Las ventajas de las lagunas aerobias son la ausencia de elevadas temperaturas, la mineralización de todos los compuestos biodegradables y las desventajas son tasa alta de síntesis celular por consiguiente alta producción de lodos, gran proporción de células en los lodos que hace necesaria su digestión para su posterior secado y almacenamiento. El orden de exposición de las lagunas es anaeróbica, facultativa y aeróbica.
Las ventajas de las lagunas de estabilización son:
Las desventajas de la laguna de estabilización son:
Las lagunas aireadas son estanques que poseen aireadores superficiales que reemplazan a las algas que producen el oxígeno fotosintéticamente. Los aireadores pueden ser unidades de aire difuso. Presentan mayores costos de operación, mayores costos de construcción, reducen la superficie necesaria en comparación con una laguna aeróbica pero generan una mayor cantidad de lodos. La diferencia fundamental con el sistema de lodos activos es que no hay reciclado de lodos.
Ventajas del sistema aerobio
Ventajas del sistema anaerobio
Este tipo de tratamiento se realiza luego del tratamiento secundario y se realiza para darle un reuso al efluente.
La desinfección consiste en la remoción de patógenos y algas mediante el agregado de desinfectantes físicos o químicos. Los físicos son las elevadas temperaturas o la radiación como la UV, los químicos son el permanganato de potasio, clorógenos y ozono. Dentro de los clorógenos están las cloraminas, hipoclorito de sodio, hipoclorito de calcio y el cloro gaseoso. Se suelen utilizar el hipoclorito de sodio y el cloro gaseoso por dejar un residual y por su bajo costo. Se debe dosificar al agua filtrada y antes de su consumo de manera que se satisfaga la demanda y quede un residual de 2mg/L. La eficiencia de la desinfección se mide con la presencia de coliformes. Las coliformes pueden ser fecales o totales. Si no hay coliformes entonces el resto de los patógenos tampoco se encuentran. Se aplica a efluentes que ya tuvieron un tratamiento primario y secundario, a efluentes destinados al consumo. La cloración también reduce la DBO porque oxida parte de los compuestos orgánicos, oxidación de los iones metálicos, oxidación de los compuestos que generan olor y sabor en el agua, oxidación de los cianuros a productos inocuos. Se realiza en una cámara de contacto ubicado al final del tratamiento.
Se deben desinfectar 15000 L/h de un efluente industrial cuya demanda de cloro es de 1 ppm con una solución de NaClO cuya concentración es de 8% p/V. ¿Qué dosis de producto en ml/min se requiere para prolongar la desinfección del líquido?
q(ml/min)=15000L/h.1mg/L.100/60.8.1000=3,125ml/min
Dosificación Desinfectante: hipoclorito de sodio Dosis requerida(D): 1 ppm (mg/L) Caudal del agua a tratar(Q): 10 m3/h Concentración ClO-(C): 8%p/V Dosis de trabajo para lograr su desinfección (q): Q.D.100/C.60=10.1.100/8.60=2,1 ml/min
Los lodos que resultan únicamente de los procesos de separación de sólido-líquido (decantación, flotación) se conocen como lodos primarios, y los provenientes de procesos biológicos se designan lodos secundarios. Los primarios consisten en partículas sólidas, básicamente de naturaleza orgánica. Los secundarios son fundamentalmente biomasa en exceso producida en los procesos biológicos. Para el caso de los lodos primarios, se separa entre un 30% y un 50% de la DBO del afluente en el clarificador primario como DBO insoluble. En la planta de lodos activos, alrededor de 2/3 de la DBO soluble separada corresponde a compuestos orgánicos oxidados para producir la energía de mantenimiento, pero el 1/3 restante corresponde a células microbianas que se encuentran en el lodo en exceso de purgas. Estos lodos no pueden evacuarse sin tratamiento previo. Se reducen las cantidades de compuestos orgánicos y volátiles contenidos sometiendo los lodos a una digestión, tanto los procesos de digestión aerobios como los anaerobios. El lodo resultante de la digestión, con un contenido menor en materia orgánica, se conoce como lodo estabilizado. Los objetivos principales de la estabilización son: (1) Reducción o eliminación de olores molestos (2) Reducción del volumen del líquido o peso de sólidos a tratar en operaciones sucesivas (3) Reducción de los microorganismos patógenos. Se deben aumentar el contenido de sólidos en los lodos para ello se hace espesamiento y desecado. En el espesamiento del 2 al 15% y en el secado del 15 al 50%. Para los lodos de difícil secado se hacen necesarios pretratamientos especiales que incluyen coagulación química y tratamientos térmicos. Luego se realiza la evacuación de dos maneras: vertido y aplicación al terreno o incineración.
Es un proceso de aireación, por un período significativo de tiempo, de una mezcla de lodo digerible de la clarificación primaria y lodo del tratamiento biológico aerobio, con una disminución de sólidos en suspensión volátiles (SSV) y la destrucción de células porque las bacterias se desdoblan porque el sustrato no es el suficiente. El objetivo principal es la reducción del lodo y para ello transforma las sustancias orgánicas en sustancias volátiles. Cuando la cantidad de lodo a digerir es pequeña se utiliza digestión en discontinuo, seguida de descarga intermitente de lodo digerido. La velocidad de destrucción de las células disminuye cuando la relación alimentación/microorganismo (A/M) disminuye. En consecuencia, a mayor proporción de lodos del primario en el proceso, más lenta es la digestión, ya que los lodos del primario tienen una DBO relativamente alta (alto A) y bajo SSV (bajo M), significando altos valores de la relación A/M. La curva para la DBO residual se hace casi plana al tiempo que la MLVSS alcanza su máximo. Teniendo en cuenta que la digestión aerobia de lodos tiene lugar en la fase de respiración endógena, no hay disminución prácticamente de la DBO soluble. El objetivo principal es la reducción de lodo a evacuar, más que la reducción de la DBO soluble. En caso de la digestión aerobia, los tiempos de residencia son menores que en los procesos anaerobios, lo que significa menores inversiones en capacidad o volumen de digestor. Por otro lado, sin embargo, los costes de energía por aireación suelen ser importantes. Esto hace a que se utilice en unidades pequeñas los digestores aeróbicos.
La digestión anaerobia consiste en mantener lodos en un recipiente cerrado para que consigan un aspecto más líquido y se generen gases. Los digestores son de una etapa o de dos etapas. El lodo bruto se introduce en la zona donde hay digestión activa y se está produciendo gas. Al elevarse el gas arrastra partículas de lodo y otras materias (grasas, aceites, etc.) formando un sobrenadante que se separa del digestor. El lodo digerido se extrae por el fondo del tanque. El proceso de digestión se favorece por la alta temperatura (normalmente entre 24°C y 40°C), lo que exige que el lodo en digestión se caliente mediante serpentines de vapor dentro del reactor, o por medio de un calentador externo de lodos. El gas se recoge por la parte superior del digestor, y se utiliza normalmente como combustible debido a su alto contenido en metano. El tiempo de deposición es elevado, del orden de 30-60 días, aún para digestores calentados. La razón es de este tiempo tan largo es que sólo se utiliza una parte pequeña del volumen, por lo que no se recomienda para plantas con digestión de lodos con capacidad superior a 4000 m3/d. La disposición en dos etapas permite utilizar mejor la capacidad volumétrica. La primera etapa se usa únicamente para digestión. La segunda sirve como separador sólido-líquido y permite la recogida del gas. El tiempo de retención de la primera etapa es de 10-15 días. Sólo se calienta la primera etapa. La mezcla se hace en la primera etapa por medios mecánicos o por recirculación del gas. Hay ahorros en costes de inversión, debido a la ausencia en equipos de aireación, así como en costos de consumo energético. La operación de digestores anaerobios es más difícil, siendo el proceso más sensible a las cargas de choque. También el líquido sobrenadante en el caso de los anaerobios es más rico en nutrientes y compuestos orgánicos. Teniendo en cuenta que este sobrenadante se recicla a la corriente principal, esto podría ser una desventaja en los procesos anaerobios por ser un subproducto.
Es el primer paso normal en el proceso de evacuación de lodos. Puede conseguirse: 1) por gravedad 2) por flotación con aire disuelto. Las ventajas del espesamiento son: 1) mejora el funcionamiento del digestor y reduce las inversiones si se recurre a la digestión posterior, 2) reduce el volumen de evacuación de los lodos al terreno o al mar, 3) mejora la economía de los sistemas de deshidratación (centrífugas, filtros a vacío, filtros a presión, etc.). Los espesadores de gravedad son tanques de sección circular en los que se dispone un mecanismo rotativo de raseado similar al de los clarificadores. Los espesadores por flotación se utilizan para cualquier tipo de lodos, pero se recomienda para los que tienen estructura gelatinosa como los lodos activos.
El control de calidad puede ser interno o externo (también llamado evaluación de calidad). Un buen programa de control de calidad interno se compone de al menos 7 elementos: certificación de competencia del operador, recuperación de adiciones conocidas, análisis de estándares suministrados de forma interna, análisis de blancos de reactivos, análisis de duplicados, calibrado mediante estándares y análisis de gráficas de control.
La evaluación de calidad consiste en la utilización de medidas de control interno y externo con la intención de evaluar los datos obtenidos en el laboratorio. Incluye apartados tales como muestras de evaluación de rendimientos, muestras de comparación entre laboratorios y verificaciones de rendimiento de forma análoga al control de calidad interno.
Debo cumplir estándar de calidad, cuantas más etapas controlo, aumenta la calidad pero aumento el costo. Cuando existen desechos o subproductos no hace falta controlar la calidad salvo que exista uno que se puede utilizar.
De un producto o servicio es la percepción que el cliente tiene del mismo, es la capacidad de un producto o servicio para satisfacer necesidades, conjunto de características inherentes que le confieren capacidad para satisfacer necesidad implícitas y explícitas. Aunque la calidad no puede definirse fácilmente, uno sabe lo que es. Significar estar en un estándar más elevado, en vez de estar satisfecho con el mediocre. También podría definirse como cualidad innata, característica absoluta y universalmente reconocida.
La calidad tiene muchas definiciones que dependen del punto de vista que uno considere. Una definición desde la perspectiva del laboratorio de química la es la de ISO 9000: "la calidad es el grado con el que un conjunto de características inherentes cumplen los requisitos".
Desde una perspectiva de producto: es la capacidad de diferenciar cuali y cuantitativamente respecto de algún atributo requerido. Cantidad de un atributo no cuantificable monetariamente que tiene cada unidad.
Desde una perspectiva de usuario: la calidad se caracteriza según ciertos parámetros, la calidad de responder a una necesidad, la calidad de adecuarse al uso, la calidad de responder a las preferencias de los clientes.
Desde una perspectiva de producción: la calidad es el grado con el que un producto (o servicio) cumple con las especificaciones de diseño. Es conformidad con las especificaciones.
Desde una perspectiva de valor: calidad es superar las expectativas del cliente en cuanto a condiciones de uso y a un precio acorde. Grado con el que las características inherentes de un producto satisfacen las necesidades
Los factores relacionados con la calidad tienen una dimensión técnica que engloban los aspectos científicos y técnicos que afectan al producto o servicio, dimensión humana que busca cuidar las buenas relaciones entre clientes y empresas y una dimensión económica que intenta minimizar costes tanto para los clientes como para la empresa. Otros factores relacionados con la calidad son: cantidad justa y deseada de producto que hay que fabricar y se ofrece, precio exacto según la oferta y demanda, rapidez de distribución del producto o de atención al cliente.
Los parámetros de calidad son calidad de diseño, es el grado con el que un producto o servicio se ve reflejado en su diseño, calidad de conformidad, es el grado con el que un producto o servicio es reproducido respecto a su diseño, calidad de uso, el producto es fácil de usar, seguro, fiable.
La calidad puede ser interna o externa. La calidad interna es la planificada y alcanzada por el laboratorio y la calidad externa le pertenece al cliente, es la requerida o eventualmente percibida.
La calidad se evalúa mediante los resultados, procesos de medida químicos, las herramientas analíticas metodológicas como la calibración e instrumentales como los materiales, trabajo y su organización.
La calidad externa es el cumplimiento de los requerimientos del cliente por un problema que tiene y la calidad interna es como el analista mediante el proceso analítico y las propiedades analíticas lo resuelve. Un problema analítico tiene factores tangibles como el objeto, muestra, mensurando y el analito y tiene factores intangibles como planificación, diseño, evaluación y corrección.
Un sistema de calidad conjunto de actividades planificadas para satisfacer al cliente a través de la entidad. Para la implementación de un sistema de calidad es aplicable la guía ISO 25 (IRAM 301) actualmente reemplazada por la ISO 17025, presenta los requisitos generales que debe cumplir un laboratorio para ser reconocido competente en la ejecución de calibración o ensayos.
Los objetivos del sistema de calidad son: elevar la calidad general del desempeño del laboratorio, implementar medidas correctivas a mediano y largo plazo, identificar buenos métodos analíticos, asegurar la integridad de las muestras y proporcionar registros permanentes del funcionamiento de los instrumentos.
El trabajo de un laboratorista es plantear tareas, realizar tareas, transmitir los conocimientos y obtener el reconocimiento. Suele utilizar herramientas analíticas como diagrama causa-efecto donde a partir de un problema se definen causas principales y causas secundarias y se define cual atacar primero. También se utilizan diagrama de flujo donde se definen que operaciones y en que orden se realizan para resolver un problema. Se dibujan utilizando símbolos estándares.
La acreditación de laboratorios es el reconocimiento formal por una organización independiente, con bases científicas, de que un laboratorio es competente para realizar pruebas específicas
Uno de los problemas más frecuentes en el laboratorio es el correcto seguimiento de las técnicas estandarizadas. Este tipo de errores es corregible y genera que el producto sea irreproducible en el tiempo.
Los procedimientos básicos para mantener la calidad en el laboratorio son simples de llevar a cabo siempre y cuando posea cuidado en su trabajo y preste atención a las tareas que está realizando. Existen herramientas que facilitan el trabajo del analista dentro del laboratorio:
Formulario de campo: herramienta que permite visualizar de forma rápida y concisa los pasos a realizar de la técnica seleccionada. Además permite anotar datos y observaciones importantes.
Hoja de datos: es una herramienta que permite la anotación de los datos recabados de una técnica de una forma simple y ordenada. Además, según como se la diseña permite el agregado de otros datos como materiales y reactivos utilizados, instrumentos, observaciones y esquema.
Esquemas: representaciones gráficas simples que permiten la identificación rápida y sencilla del procedimiento a seguir en la técnica.
Diagrama de bloques: similar al esquema, permite la identificación rápida del procedimiento a seguir en la técnica. No incluye tanta información como un esquema pero es más simple en su construcción y lectura.
Además de esto, existen procedimientos que permiten asegurar la calidad y la reproducibilidad de los resultados obtenidos en el laboratorio.
Manual: existe un operario que ayudado por un dispositivo o instrumento puede realizar las mediciones que necesita.
Automático: no existe un operario. El resultado lo da el equipo, sería lo ideal.
Las ventajas del control automático son: ahorro de tiempo, ahorro de mano de obra, ahorro en mantenimiento, poseen alarmas visuales, sonoras, alta precisión. La desventaja es el alto costo.
El efluente tratado debe cumplir con las Normas de Calidad de Volcamiento de Líquidos, Ley N.º 11220, Anexo B. En base al destino del agua, se exigirá determinada calidad o valores en los parámetros físico-químicos. El agua de consumo como bebida tiene valores establecidos por la OMS y el CAA. El agua para diferentes usos tiene valores establecidos por la Cuenca del Plata.
Los objetivos de un sistema de calidad son: elevar la calidad general del desempeño del laboratorio, identificar buenos métodos analíticos, proporcionar registros permanentes del funcionamiento de los instrumentos, asegurar la integridad de las muestras e implementar medidas correctivas a mediano y a largo plazo.
La muestra es una porción representativa que conserva las mismas concentraciones de los componentes del material en estudio, tiene que ser una muestra fiable.
El objetivo de la toma de muestra es la obtención de una porción de material cuyo volumen sea lo suficientemente pequeño como para que pueda ser transportado con facilidad y manipulado en el laboratorio sin que por ello deje de representar con exactitud al material donde procede. Debe ser representativo y transportarse con facilidad.
Los requisitos son: representativa, caracteriza completamente al efluente de donde proviene; tamaño, no debe ser grande por temas de transporte ni pequeña para que no alcance para realizar las muestras; estabilidad, que no tenga cambios importantes desde que se recolectó hasta que se analizó; propósito u objetivo, qué es lo que quiero determinar.
El muestreo se realiza en puntos predeterminados y sirve para evaluar la eficiencia del tratamiento físico-químico. Por ejemplo, en un sedimentador se mide los sólidos sedimentables a la entrada y a la salida del sedimentador.
La obtención de una muestra que cumpla los requisitos del programa de toma y manipulación implica que aquella no debe deteriorarse o contaminarse antes de llegar al laboratorio. Las consideraciones son:
Los tipos de muestras relacionadas con el sitio y el tiempo son:
Debido a la variación de las características del efluente y las variaciones aleatorias en los procesos analíticos, para asegurar un buen resultado un sola muestra es insuficiente. Por lo que el número de muestras viene dado por la Fórmula de Student y es función del t de student para un nivel de confianza determinado, desviación estándar global y nivel de confianza aceptable.
Las acciones complementarias consisten en operaciones para mantener la integridad de la muestra desde su emisión hasta su análisis. Las sugerencias para la toma de muestra son utilizar recipiente de vidrio o plástico de 2 litros, limpio, de boca ancha, cierre hermético y tapa a rosca para evitar pérdidas por derrame. El cierre hermético (sellado) para evitar contaminación o pérdida, para detectar cualquier falsificación de la muestra que pueda hacerse antes del análisis. También hay que cuidar que el envase no esté roto o este abierto. Este deberá enjuagarse con el líquido de muestra y luego ser llenado por el mismo evitando que haya cámara de aire, deberá refrigerarse y conservarse a oscuras hasta realizarse el ensayo. Los datos complementarios son toda la información pertinente a un estudio de campo o toma de muestras que se registrará en un libro: observaciones de color, olor, temperatura, oxígeno disuelto, pH, estado de muestra. Luego se dispone en forma de tablas para mejor compresión. El efluente debe estar fluyendo y no debe estar estancado. Para obtener muestras representativas debe dejarse de lado los posibles materiales flotantes acumulados en los rincones donde el agua está parcialmente estancada. Debido a la alta complejidad de las matrices y la rápida alteración de las mismas en este tipo de muestras, es necesario un traslado rápido al laboratorio, como así también rapidez en el análisis. Es preferible que el sitio de muestro esté en constante movimiento lo que asegura un muestra constante. El rotulado de la muestra debe contener el tipo de muestra, lugar de extracción, nombre del extractor, tipo de análisis, destino (si no se analiza en el lugar), fecha, hora y observaciones (de ser necesario) y el número de muestra. Se deberán tomar medidas de precaución en la operación de muestro como ser el uso de guantes, protección nasal y ocular por posibles salpicaduras, no fumar ni ingerir alimentos simultáneamente en la toma de muestra. Utilizar helatodos con hielo para transportar las muestras en caso de que no se pueda, hay técnicas de preservación de muestras químicas donde se incorporan sustancias químicas, las cuales se colocan primero y sobre estas se colocan las muestras para que ninguna parte quede sin entrar en contacto.
El material del envase suele ser plástico o vidrio, y según los casos puede resultar preferible uno u otro. Los envases son con o sin color, transparentes y opacos. Si es plástico es PVC, PET o PTFE. Si es vidrio, es menos contaminante y puede ser esterilizado y reutilizado.
Para la conservación de la muestra, el objetivo es evitar cambios físicos, químicos y biológicos en la muestra original desde su extracción hasta el análisis. Los cambios que se producen son: hidrólisis, absorción, desorción, oxidación-reducción, precipitación, acción microbiana. Sobre los parámetros que pueden analizarse in situ: algunos análisis pueden verse afectados con mayor facilidad que otros por los cambios irreversibles. Algunos cationes se pierden por adsorción en las paredes de los envases de vidrio o por intercambio iónico con ellas. La temperatura cambia rápidamente; el pH puede cambiar de forma significativamente en cuestión de minutos; los gases disueltos pueden perderse. Hay que determinar, pues, la temperatura, el pH y los gases disueltos en el momento de hacer la toma (in situ). En general, cuanto menor sea el tiempo que transcurre entre la toma de muestra y el análisis, más fiable será el resultado del mismo.
Los métodos de conservación son físicos o químicos. Los métodos químicos consisten en agregar ácido, inhibidor de cloro (tiosulfato de sodio o ácido ascórbico), oxidante o reductor. Los métodos físicos consisten en refrigeración a 4°C (manejar T en caso de análisis microbiológicos) esto se consigue con helatodos con hielo cuando recién se extraen evitando congelamiento de la misma. Las conservaciones se mantienen hasta el momento de su utilización. Para reducir al máximo la posible volatilización o biodegradación entre el momento de hacer la toma y el de proceder al análisis, se debe mantener la muestra a la menor temperatura posible sin que llegue a congelarse (4°C) y almacenar en oscuridad. Sólo se utilizarán conservantes químicos cuando se haya demostrado que no van a estropear el análisis. Es recomendable utilizar varias porciones de muestra cuando las sustancias químicas agregadas influyen en las demás determinaciones. En caso de que se utilicen, deberán añadirse al envase antes de poner la muestra, de manera que todas las partes de ésta entren en contacto con el conservante en el momento en que sean recogidas. No existe ningún método de conservación que sea totalmente satisfactorio. Los métodos de conservación son relativamente limitados y están diseñados, en general, para retardar la acción de los microorganismos, retrasar la hidrólisis de los compuestos y complejos químicos, reducir la volatilidad de los componentes, frenar la adsorción de los cationes sobre las paredes o el intercambio iónico con ellas. Los métodos de conservación se limitan al control del pH, la adición de productos químicos, el uso de envases ámbar u opacos. Hay tablas que enumeran los métodos de conservación, tiempo máximo de conservación, tamaño mínimo de muestra y el material de envase según la determinación.
Las propiedades generales mensurables antes de procesar la muestra son el pH y la conductividad.
El pH es el logaritmo de la actividad del ión hidrógeno. Indica a una temperatura dada si una sustancia es ácida o básica. En el método potenciométrico se utiliza un electrodo para determinar el pH. Para medir se sumerge el electrodo, apoyado en su soporte si tuviere, en la solución donde se quiere medir el pH. Se agita suavemente para homogeneizar la muestra y se evita la entrada de dióxido de carbono. No se ve intervenido por oxidantes, reductores, turbidez, color. Recubrimientos de material graso o partículas pueden intervenir con la respuesta del electrodo. Para limpiarlo se frota suavemente el electrodo con papel o utilizando detergentes, luego se enjuaga varias veces con agua destilada. Además, se puede enjuagar con soluciones de ácido clorhídrico 0,1N e hidróxido de sodio 0,1N y luego guardarlo en solución tampón de pH 7 por una noche. Se lava varias veces antes y después de su uso. Cuidar de no apoyar el electrodo sobre el fondo o las paredes. Luego de utilizarlo se guarda en una solución para que su funcionamiento siempre sea el óptimo. El pH se ve afectado por la temperatura por efectos mecánicos y químicos. Debe medirse in situ.
Es directamente proporcional a la temperatura. Se mide a través del método potenciométrico por medio de un electrodo. El conductímetro se calibra con soluciones de KCl de conductividad conocida. No se ve afectada por el color, turbiedad, oxidante, reductor. Hay que lavarlo varias veces antes y después de su uso. Para las mediciones se sumerge el electrodo en la solución. Se homogeneiza la muestra por agitación durante la medición. Durante la medición no debe tocar las paredes o el fondo. Los resultados se ven afectados por material graso y partículas adheridas al electrodo. Para limpiar el electrodo se frota suavemente con papel el electrodo o se aplica solución de detergentes, seguido de un enjuague con agua destilada. Debe medirse in situ.
La hoja de datos debe llevar el registro de las observaciones macroscópicas, propiedades organolépticas y determinaciones físicas que puedan realizarse in situ. Dentro de las observaciones macroscópicas se encuentran el número de fases que contiene la muestra, existencia de macro organismos, existencia de grandes sólidos, turbiedad y espuma. Dentro de las determinaciones físicas están la temperatura, pH, conductividad, turbiedad y oxígeno disuelto. Dentro de las propiedades organolépticas el color, olor.
Los sólidos sedimentables son los que sedimentan en un cono de Imhoff durante 2 horas de un litro de líquido residual. Los sólidos sedimentables fijos son los que no volatilizan a 600°C durante 15 minutos y los sólidos sedimentables volátiles son los que volatilizan en esas condiciones. Los sólidos sedimentables totales se pueden medir en volumen (ml/L) y en peso (mg/L) pero los sólidos sedimentables fijos y volátiles solamente en peso (mg/L).
Sólidos sedimentables en volumen
Sólidos sedimentables en peso
Sólidos sedimentables fijos
Sólidos sedimentables totales: P2-P1 Sólidos sedimentables fijos: P3-P1 Sólidos sedimentables volátiles: P2-P3
Los sólidos totales son el peso de materia en suspensión y disuelta no volátil a 105°C de un litro de líquido residual. Los sólidos fijos son la parte del residuo no volátil a 600°C durante 15 minutos y los sólidos volátiles son los que volatilizan en esas condiciones. Los sólidos totales, sólidos volátiles y sólidos fijos se expresan en mg/L. Los sólidos fijos corresponden a la materia inorgánica y los sólidos volátiles a la materia orgánica.
Residuo total por evaporación 1.Agitar a fondo la muestra y pasar 25-50 ml a una probeta. Luego verter el contenido de la probeta a una cápsula de porcelana previamente tarada (P1). 2.Utilizar agua destilada para lavar la probeta y colocar el contenido en la cápsula. 3.Evaporar a Baño María evitando ebullición y salpicaduras. 4. Secar a 150°C durante una hora. 5. Enfriar en desecador. 6. Pesar al miligramo (P2).
Sólidos fijos 1. Calcinar el residuo obtenido a 600°C durante 15 minutos. 2. Enfriar en desecador y pesar al miligramo (P3).
Sólidos totales: (P2-P1)*1000/V Sólidos volátiles: (P2-P3)*1000/V Sólidos fijos: (P3-P1)*1000/V
El resultado está condicionado por la combinaciones de temperatura y tiempo. Las aguas con calcio y magnesio (aguas duras) son higroscópicas. Las aguas vuelven a ingresar al residuo cuando se forman costras hidrófilas incluso luego de desecarse, esto es característico de residuos excesivos. Las muestras con grasas y aceites cuesta secar. A la temperatura a la cual se seca se produce separación de compuestos volátiles por lo que se generan errores negativos en el conteo de volátiles. A la temperatura de calcinación se producen algunas separaciones de compuestos inorgánicos por lo que no es un método exacto. Hay otros métodos como el del carbono orgánico total.
El oxígeno consumido es el oxígeno del permanganato de potasio que consume un agua cuando reacciona con este reactivo en condiciones determinadas. Las condiciones son tiempo de calentamiento, temperatura de calentamiento y concentración de los reactivos, y la técnica debe ajustarse rigurosamente a ellas. El ensayo tiene por objeto medir la cc de materia orgánica, por lo que si la muestra contiene minerales reductores del permanganato debe efectuarse la corrección correspondiente. Proporciona un índice del grado de contaminación de la muestra, su concentración o carga por lo que resulta muy útil cuando no se realiza la DBO o aún como dato complementario a la DBO.
El procedimiento es:
Cálculo de oxígeno consumido
(N-Nb-Nf)*100*f/V
donde N: volumen de titulante gastado en la valoración en caliente
Nb: volumen de titulante gastado en la valoración del blanco.
Nf: volumen de titulante gastado en la valoración en frío.
f: factor de corrección del permanganato.
V: volumen de muestra.
A mayor salinidad menor es la solubilidad. Las sales disueltas en agua reducen los espacios intermoleculares disponibles para la disolución de oxígeno. El porcentaje de saturación se mide como el cociente entre el oxígeno disuelto medido en campo y el oxígeno disuelto teórico multiplicado por 100.
Método directo
Se realiza con electrodo sobre el cuerpo de agua. También se obtiene el porcentaje de saturación. La medición se obtiene una vez que deja de titilar el display. El oxímetro consiste en un cátodo de platino y un ánodo de plata/ cloruro de plata de referencia.
Método de Winkler
Es el método indirecto de medición de oxígeno disuelto. La muestra se toma cuidando de no dejar burbujas de aire dentro de la botella de Winkler. Se anota la temperatura para sacar el oxígeno disuelto teórico para poder expresar el oxígeno disuelto en porcentaje de saturación.
El método de Winkler se aplica a aguas que no contengan más de 0,1 mg/L de nitrógeno al estado de nitritos ni cantidades apreciables de hierro, sulfitos y tiosulfatos, politionatos, cloro libre o hipocloritos y formas inestables de materia orgánica. En todos los demás casos es necesario efectuar tratamientos previos como el de Rideal-Stewart o el de hipoclorito alcalino.
Es la cantidad de oxígeno requerido por las bacterias durante la estabilización de la materia orgánica susceptible de degradación por microorganismos aeróbicos a la temperatura de 20°C, durante 5 días y en oscuridad. Se emplea para poder determinar el poder contaminante de los residuos domésticos e industriales.
A partir de materia orgánica y nutrientes, las bacterias degradan la materia orgánica a dióxido de carbono, agua, compuestos inorgánicos, nuevas células y energía. La desventaja con la DQO es que dura más tiempo y la ventaja es que da idea de la biodegradabilidad de la muestra. Se emplea para medir la eficiencia en plantas de tratamiento de aguas residuales. Se calcula la DBO5 a la entrada y la DBO5 a la salida, con ello se obtiene el porcentaje de remoción.
La temperatura es 20°C porque es un promedio de temperaturas de las aguas naturales y la velocidad de las reacciones bioquímicas depende de la temperatura. Teóricamente se requiere un tiempo de infinito para que finalice la acción biológica de la materia orgánica, pero para fines prácticos la reacción se completa en 20 días. En aguas residuales domésticas, el valor de la DBO a los 5 días representa 65 a 80% del total de la materia orgánica oxidable. Como se trata de un bioensayo hay un gran margen de error y es de suma importancia que las condiciones ambientales sean apropiadas para que la actividad de los microorganismos permanezca sin obstáculos:
Muestreo
La medición de la DBO se realiza en el laboratorio. Se conserva en un recipiente de plástico o vidrio. Se preserva a 4°C para evitar la degradación de la materia orgánica y por no más de 24 horas.
Determinación en laboratorio
Se emplea el método de Winkler o el respirométrico. El método respirométrico es el más preciso pero el menos desarrollado. En el método de Winkler se utiliza la botella de Winkler, la misma que para el oxígeno disuelto, la tapa tiene un cierre hermético y lo que hace básicamente es preparar un medio de cultivo, donde se ponen bacterias, nutrientes, inhibidores. Se mide el oxígeno disuelto en el día 1 y después se mide el oxígeno disuelto el día 5 y la diferencia es la DBO5. En el método respirométrico se miden diferencias de presiones mediante un transductor de presión y el resultado se multiplica por un factor que depende del volumen de muestra. Tiene la ventaja de no tener que medir el oxígeno disuelto, es más automático.
Se llama demanda bioquímica de oxígeno de un líquido contaminado, al oxígeno expresado en mg/L, que este consume en la descomposición de la materia orgánica, por acción microbiana aerobia. Como el proceso de descomposición tarda varios meses en completarse y su velocidad es variable con la temperatura, en la práctica se mide DBO correspondiente a un lapso de 5 días y a una temperatura de 20°C.
De esta definición resulta que la medida de DBO de un líquido exige la presencia simultánea en el mismo de:
a) Materia orgánica sobre la cual se opere la descomposición.
b) Microorganismos aerobios o facultativos que ejecuten la descomposición.
c) Oxígeno disuelto para que la descomposición de la materia orgánica pueda realizarse en aerobiosis.
Este test fue originalmente concebido por la United Kingdom Royal Commission on Sewage Disposal, como una medida para apreciar el grado de oxidación bioquímica que ocurriría en un cuerpo de agua natural al cual fueran descargados efluentes contaminantes.
Sin embargo, las condiciones reales del medio, temperatura, movimiento del agua, iluminación, concentración de oxígeno, población biológica, incluyendo algas planctónicas y plantas con raíces, el efecto del depósito de sedimentos, acción fotosintética de plantas verdes, presencia de nitrógeno y amoníaco, acción de las bacterias nitrificantes, etc. no puede ser reproducidos en el laboratorio. En consecuencia, las predicciones del efecto de la polución de un curso no son logradas por medios directos, y requieren la consideración de muchos factores no implicados en la determinación de la DBO como movimiento del agua, el efecto del depósito de los sedimentos, entre otros.
Por ejemplo, la materia suspendida en un efluente es frecuentemente depositada a corta distancia, inmediatamente río abajo del desagüe, donde puede ejercer un efecto bastante considerable sobre la concentración de oxígeno disuelto (OD).
La DBO determinada por incubación en oscuridad incluye oxígeno consumido por la respiración de las algas. El efecto contaminante de un efluente de un curso de agua puede ser considerablemente afectada por la acción fotosintética de plantas verdes presentes, pero es imposible determinar este efecto cualitativamente en experimentos de DBO en 5 días, por lo que no existen reglas generales que puedan ser dadas para DBO de muestras que contienen algas, y cada caso debe ser considerado según sus características.
Una complicación del test de DBO es que la mayor parte del consumo de oxígeno de las muestras puede ser debido al amoníaco y al nitrógeno orgánico, los que pueden ser oxidados eventualmente a nitritos y nitratos por las bacterias nitrificantes, si están presentes. Además, el amonio agregado en el agua de dilución puede también nitrificarse, y por lo tanto el valor de DBO no es representativo de la muestra por si sola.
Además debido al bajo crecimiento de bacterias nitrificantes, el grado de nitrificación dependerá del número de bacterias inicialmente presentes, la nitrificación no ocurre en una medida detectable durante el lapso de 5 días de los líquidos cloacales crudos y sedimentados y en casi todos los efluentes industriales. El test de DBO es por lo tanto útil para determinar la carga relativa del desagüe a la planta de tratamiento, y el grado de demanda de oxígeno removido por tratamiento primario.
La nitrificación durante la incubación de 5 días es casi siempre limitada a efluentes tratados y aguas de río, los cuales ya estarían parcialmente nitrificados. Solamente estos casos necesitan especial atención y la cuestión surge por el uso (o no) del método incorporando un inhibidor de nitrificación. La determinación del grado de nitrificación es tediosa pero, a menos que sean conocidos, los valores de DBO pueden ser erróneos al evaluar el funcionamiento de la planta o el cálculo de los efectos sobre un río.
La DBO determinada por el método de dilución se emplea como una medida aproximada de la cantidad de materia biodegradable de una muestra. Para este propósito el test de dilución se ha aplicado exitosamente en la práctica a muestras en las cuales la nitrificación no ocurre, y sigue siendo probablemente el test más simple y adecuado, aunque en algunos casos puede ser empleado el método manométrico. Es óptimo en muestras donde la nitrificación no ocurre porque el nitrógeno y el amoníaco consumen el oxígeno mediante bacterias nitrificantes y el comportamiento de las bacterias nitrificantes no se comprende. El analista considerará también si la información que él necesita puede obtenerse por alguna vía.
Por ejemplo, el test químico de oxígeno efectuará virtualmente una oxidación completa de la mayoría de las sustancias orgánicas, y así indicará la cantidad de oxígeno requerido para la oxidación completa de la muestra. En otras circunstancias, y particularmente en trabajos de investigación, la determinación del carbono orgánico es más apropiada. En algunos casos, los resultados obtenidos por el test de DBO no deberán considerarse nunca separadamente sino en el contexto de las condiciones locales y con resultados de otros tests.
La oxidación completa de un desagüe determinado puede requerir un período de incubación demasiado largo para propósitos prácticos, ya que tarda varios meses en completarse. En la práctica la oxidación se considera completa en 20 días. Por esta razón, el período de 5 días a 20°C ha sido aceptado como estándar.
Sin embargo, para ciertos desagües industriales y para aguas contaminadas por ellos, puede ser conveniente determinar una curva de oxidación.
Los cálculos de la DBO última a partir de valores de DBO a 5 días (basados en cálculos usando las exponenciales de primer orden) no son correctas. La conversión de datos de un período de incubación a otro puede ser hecha solamente si la curva de oxidación ha sido determinada para este caso individual, para una serie de tests de DBO sacados a diferentes períodos de incubación.
Método por dilución
El método de dilución de determinación de DBO es generalmente el más usado. El OD de la muestra es determinado antes y después de la incubación durante 5 días a 20°C. La diferencia es la DBO de la misma muestra después de tener en cuenta la dilución efectuada.
1. Precauciones
2. Interferencias y deficiencias
3. Siembra de efluentes industriales
a) las muestras pueden contener compuestos resistentes a la degradación bioquímica.
b) los organismos sembrados pueden ser de tipo inadecuado o requerir aclimatación por ello no degradan la materia orgánica.
c) existen compuestos tóxicos o bacteriostáticos como el cloro.
Los compuestos resistentes a la degradación no ejercen una demanda de oxígeno sobre las aguas recibidas, pero las sustancias degradables contribuyen generalmente a la carga contaminante si el ensayo de DBO es afectado por las razones b) y c) mencionadas antes.
Si la dificultad es debida a la condición c es posible obtener valores de DBO confiables solamente incrementando la dilución de los constituyentes tóxicos de la muestra a valores de concentración inferiores a los que causan inhibición.
4. Frascos de incubación.
5. Incubación.
6. Agua de dilución.
Chequeo de la técnica
La determinación de DBO por este método consiste en medir la disminución de oxígeno disuelto que se opera en el líquido a analizar, cuando se lo incuba en condiciones determinadas. Como normalmente la concentración de oxígeno disuelto del agua en equilibrio con el aire es pequeña (a 20°C y 760 mm Hg es de 7,19 mg de oxígeno por litro de agua), se necesita en general diluir las muestras con agua saturada de oxígeno para asegurar su presencia mientras dure la incubación.
Como frasco se usa el modelo aconsejado por el APHA con las siguientes especificaciones: volumen (250-300 ml), forma (cilíndrica de aproximadamente 6,5 cm de diámetro externo); tapón esmerilado con extremo en punta que cierre perfectamente, y cierre hidráulico para evitar la entrada de aire durante la incubación. Esto último se puede obtener colocando en el cuello del frasco un collarín de goma que sobrepase algo el extremo superior del tapón y que ajuste bien.
Se llena con agua el espacio libre entre el tubo de goma y el tapón. También se puede usar un frasco con el extremo superior del cuello ensanchado, de manera que al colocar el tapón, quede un hueco similar al de un plato, el cual se llena de agua.
Con cualquiera de estos procedimientos puede suceder que antes de finalizar el período de incubación, el agua del cierre hidráulico se evapore por completo. Esto ocurre a menudo en las incubadoras con renovación de aire y se puede evitar colocando una tapita de goma para el cierre, de lo contrario debe inspeccionarse diariamente, reponiendo el agua evaporada.
Limpieza de los frascos: se practica con la mezcla sulfocrómica, enjuagándolos cuidadosamente antes de usarlos.
Se utilizan frascos para conservar el agua de dilución de 10-20 litros de capacidad. Se utilizan sifones y pipetas, estos convienen que sean de derrame total. Se utilizan incubadoras de aire o termostato con agua: debe mantenerse a 20°C +/- 1°C.
La DBO (5 días a 20°C) del agua de dilución no puede ser mayor a 0,2 mg/L. La concentración de oxígeno disuelto no debe ser mayor (sobresaturación) mi muy inferior a la que corresponde al equilibrio a 20°C y presión normal; o sea que su contenido en oxígeno disuelto debe oscilar entre 8 y 9 mg/L. Su temperatura debe ser aproximadamente de 20°C. El agua de dilución no debe contener sustancias que interfieran en la valorización del oxígeno disuelto, como sales de hierro y nitrito, ni tampoco sustancias que inhiban el crecimiento biológico, como cloro libre, cloraminas, sales de cobre, etc. Tanto el pH como el contenido en sales minerales del agua de dilución, deben ser favorables al crecimiento biológico.
El agua destilada que se emplea para preparar el agua de dilución, debe contener menos de 0,05 mg/L de cobre, para lo cual se aconseja usar un destilador construido íntegramente de vidrio. Cuando el agua destilada ha sido desinfectada con cloraminas, éstas deben eliminarse antes de la destilación, por filtración a través de carbón, pues son volátiles.
Una vez destilada el agua, se satura de oxígeno haciendo circular a través de ella una corriente de aire; pero si la destilación se regula de forma tal que el agua sea recogida gota a gota y bien fría, la aireación resulta innecesaria y a veces perjudicial. Al practicar la aireación, el agua suele sobresaturarse de oxígeno (especialmente en invierno), conservándose en estas condiciones aún después de estacionada varios días a 20°C. Esto exige sustraer parte del OD en el agua, para eliminar la sobresaturación, lo cual complica la técnica.
Finalmente se conserva el agua a 20°C (temperatura a la cual se práctica la DBO) hasta el momento de usarse, y recién entonces se agregan los reactivos agitando suavemente para evitar la aireación.
El agua de dilución adoptada para todos los ensayos de DBO es la de Theriault-Nichols, pues se ha comprobado que es la más conveniente para líquidos que carecen de elementos indispensables, siendo su empleo también satisfactorio que no adolecen esta deficiencia.
Para prepararla, se debe agregar al agua destilada obtenida en las condiciones especificadas, los siguientes reactivos:
a) Solución reguladora de fosfatos y adicionada de sulfato de amonio: 1,25 ml/L de agua destilada.
b) Cloruro de calcio 0,1 M: 2,5 ml/L de agua destilada.
c) Sulfato de magnesio 0,04 M: 2,5 ml/L de agua destilada.
d) Cloruro de hierro 0,001 M: 0,5 ml/L de agua destilada.
La solución reguladora de fosfatos y adicionada de sulfato de amonio se prepara disolviendo 34 g de ácido fosfato de potasio en unos 500 ml de agua destilada, y agregando luego NaOH N hasta obtener un pH de 7,2 (se requieren aproximadamente 175 ml de la solución N de NaOH). Una vez ajustado el pH, se agregar 1,5 g de sulfato de amonio y se lleva finalmente a un litro el volumen de la solución.
La solución 0,1 M de cloruro de calcio contiene 18,3 g de cloruro de calcio tetrahidratado en un litro; la solución 0,04 M de sulfato de magnesio contiene 9,9 g de sulfato de magnesio heptahidratado por litro; la solución 0,001 M de cloruro de hierro contiene 0,27 g de cloruro de hierro hexahidratado por litro.
Ajuste del pH: la alcalinidad cáustica o la acidez de la muestra puede inhibir la actividad biológica. Si el pH es inferior a 5,5 se agrega a una porción de la muestra la solución 0,2 M de carbonato de sodio (21,2 g de esta sal por litro), hasta obtener reacción alcalina con azul de bromotimol; si en cambio la muestra es alcalina (pH mayor a 8,5) se agrega solución de HCl 0,02 M (17 ml de HCl, peso específico de 1.19, por litro de solución) hasta reacción ácida al rojo cresol.
En ambos casos, una vez conocido el volumen del alcalí o de ácido necesario, se puede neutralizar otra porción de la muestra para practicar la DBO sin empleo del indicador, y calcular el factor de dilución correspondiente.
La neutralización de muestras ácidas que contienen en solución sales de hierro o de aluminio, produce un precipitado que arrastra la materia en suspensión obteniéndose valores de DBO inferiores en la muestra neutralizada, que en la muestra sin tratar.
En la actualidad se está estudiando un método para obviar este inconveniente.
Se debe determinar la DBO, la acción reguladora del agua de dilución puede hacer innecesario el ajuste de pH.
La determinación de sustancias solubles en éter etílico comprende las grasas y los aceites y la suma de hidrocarburos, ácidos grasos, ceras y cualquier otra sustancia extraíble en éter etílico de una muestra acidificada a pH 4,2 y que no sea volátil a 70°C. La descomposición del plancton y de otras formas superiores de vida acuática originan las grasas y los aceites. La mayoría de los aceites pesados y grasas son insolubles en agua pero algunos pueden formar emulsiones por el agregado de álcalis, detergentes y otras sustancias químicas.
Las grasas y los aceites emulsionados o disueltos se extraen del agua acidulada a pH 4,2 y por contacto con solventes orgánicos que también extraen otras sustancias. No existe un solvente selectivo de grasas y aceites solamente. Algunas fracciones de bajo punto de ebullición se evaporan durante la realización del método y otras fracciones cuando se separan las últimas trazas del éter. La nafta y el queroseno son tan volátiles que no puede determinarse por este método. Este método es aplicables a aguas residuales y tratadas con las limitaciones anteriores.
Los aceites y grasas saponificados tienden a permanecer en emulsión y acidificar la muestra hasta pH 4,2 o el agregado de cloruro de sodio ayuda a romper esta emulsión. Interfieren las sustancias orgánicas solubles en éter etílico de una muestra acidificada a pH 4,2 y que no sean volátiles a 70°C. La sensibilidad máxima alcanzada por la técnica es 2 mg/L de sustancias solubles en éter etílico.
La muestra debe ser representativa por lo que se recoge de un sitio que no esté estanco, sino que tenga permanente agitación. Cuando se recoge no se debe llenar el recipiente de muestreo porque al cerrarlo se perderán las sustancias flotantes. Para conservar la muestra conviene acidificarla con ácido clorhídrico diluido hasta pH 4,2.
Instructivo de trabajo
El único tratamiento previo a la extracción es la acidificación a pH 4,2 para ayudar a romper la emulsión de los aceites y grasas saponificados.
La heliantina permite evidenciar la presencia de ácidos porque vira de color amarillo-anaranjado (superior a 4,4) a rojo (inferior a 3,1). También permite evidenciar la formación de dos fases: fase etérea (fase transparente) y fase acuosa (fase roja) que se separan en la ampolla.
Se realiza bajo campana porque el éter es tóxico y se debe verificar una correcta ventilación y un cierre perfecto. Además es inflamable y explosivo por lo que se puede exponer a fuentes de calor como los mecheros. Esto hace a que no se realice conjuntamente con la técnica de oxígeno consumido. Se deben utilizar guantes, guardapolvos, gafas, zapatos cerrados, pantalones largos y barbijo cuando se está manejando el éter etílico para evitar el contacto con la piel, ojos, boca.
Cálculo de grasas y aceites
(P2-P3)*1000/50
El resultado está en mg/L si las pesadas se registran en miligramos.
Si no se realizó el blanco entonces se calcula del siguiente modo:
(P2-P1)*1000/50
El resultado está en mg/L si las pesadas se registran en miligramos.
El pretratamiento se realiza porque se deben remover la turbiedad y la coloración previo a las determinaciones colorimétricas.
El procedimiento es:
El sulfato de aluminio es el agente coagulante y produce la desestabilización coloidal lo que permite la formación de flocs y el hidróxido de sodio permite llevar la solución a pH óptimo y la formación de hidróxido de aluminio que precipita junto con los flocs, arrastrándolos.
Si la floculación no es apreciable se vuelve a realizar el pretratamiento sobre la misma muestra o se utiliza otra muestra o se toman 20 ml del sobrenadante. Si la sedimentación no es apreciable entonces se realiza una centrifugación.
En muestras con alto contenido de nitrógeno amoniacal se debe recurrir a la nesslerización directa en vez de la destilación. El pretratamiento con sulfato de cinc o aluminio en medio alcalino permite precipitar los iones Ca(+2), Mg(+2), S(-2) y Fe(3+) que ocasionan turbidez en presencia del reactivo de Nessler. También precipita la materia orgánica o coloración. El agregado de EDTA o Sal de Rochelle evita que precipiten los iones Ca y Mg que reaccionan con el reactivo de Nessler para dar color.
Las aminas aromáticas, alifáticas, cetonas, aldehídos y alcoholes producen una coloración que varía del amarillo al verde y turbidez en presencia del reactivo de Nessler. Se debe recurrir a la destilación cuando no se puede evitar estas interferencias.
El reactivo correctamente preparado permite detectar 1 mg de nitrógeno amoniacal en 50 ml de solución. La reproducibilidad por debajo del mg suele ser errática.
El procedimiento para la determinación de nitrógeno amoniacal en la muestra es el siguiente:
mg/L de nitrógeno amoniacal: mg/L leído en la curva X 50/volumen de muestra
El procedimiento para la preparación del blanco es:
El procedimiento para preparar la curva de nitrógeno amoniacal:
La determinación se realiza mediante kit colorimétrico que utiliza el método de reducción con cadmio. En presencia de cadmio, los nitratos se convierten a nitritos casi cuantitativamente. Los iones nitritos producidos sufren reacciones de diazotación y acoplamiento para formar un colorante azoico de color ámbar que puede medirse colorimétricamente.
Instructivo de trabajo 1. Llenar los dos tubos de trabajo hasta la marca (5 ml) con muestra pretratada o una dilución de la misma. 2. Colocar uno de los tubos en la posición izquierda del comparador de color. 3. Agregar un sobre de reactivos, Nitraver 5, al segundo tubo. 4. Agitar vigorosamente durante 1 minuto. 5. Esperar 1 minuto a desarrollo del color. 6. Colocar el tubo en la posición derecha del comparador de color. 7. Colocar frente a una fuente de luz y girar el disco de colores hasta que haya coincidencia de colores. Si es muy coloreada, realizar una dilución mayor porque la concentración de nitratos es elevada. Leer el resultado en mg/L de N de NO3.
El resultado corresponde a la concentración de nitratos y nitritos. Por lo que para medir la concentración de nitratos hay que restar la de nitritos obtenido por el siguiente método. Hay que afectar los resultados por el factor de dilución si se realizó dilución.
La determinación de nitritos se realiza mediante un kit colorimétrico que utiliza el método del sulfato ferroso. En medio ácido, el sulfato ferroso reduce los iones nitritos a óxido nitroso. Los iones ferrosos reaccionan con el óxido nitroso para formar un complejo de color pardo que puede medirse colorimétricamente porque su coloración es proporcional a la concentración de nitritos que hay en la muestra.
Instructivo de trabajo 1. Llenar ambos tubos del kit con 5 ml (hasta la primera marca) de muestra pretratada o una dilución de la misma. 2. Agregar un sobre de reactivos a uno de los tubos. Tapar y agitar. 3. Si hay nitritos presentes entonces se produce un color pardo verdoso. Dejar 5 minutos para desarrollo del color. 4. Colocar el tubo con reactivo en la abertura superior derecha del comparador y el tubo sin reactivo en la abertura superior izquierda del comparador. 5. Exponer frente a una fuente de luz y girar hasta que haya coincidencia de colores. Si el color no se ajusta a la escala, realizar una dilución mayor porque los nitratos se encuentran en una cantidad tal que el color no entra en la escala. 6. Leer el valor en la escala de mg/L de NO2(-). Afectar el valor leído por el factor de dilución.
La determinación se realiza mediante kit colorimétrico por reducción con cadmio. Los iones nitrato se reducen cuantitativamente a nitrito en presencia de cadmio. Luego los iones nitrito pasan por reacciones de diazotación y acoplamiento para formar un colorante azoico de color ámbar que puede medirse colorimétricamente.
La determinación se realiza mediante un kit colorimétrico que utiliza el método del sulfato ferroso. En medio ácido, el sulfato ferroso reduce los nitritos en óxido nitroso. Los iones ferrosos reaccionan con el óxido nitroso para dar un complejo de color pardo que se puede medir colorimétricamente porque la intensidad de color es proporcional a la concentración.
Los detergentes aniónicos se combinan con la o-toluidina blue para dar un complejo azul soluble en cloroformo. La intensidad del color es proporcional a la concentración de detergentes.
La materia orgánica da coloración violácea con la o-toluidina blue. Por lo que si el líquido contiene materia orgánica se determina colorimétricamente a través de una sustancia de color rojiza soluble en cloroformo. Para eliminar la materia orgánica se agrega arsenito que elimina hasta 1 mg/L. La interferencia del sulfuro de hidrógeno puede eliminarse por acidificación y aireación.
La determinación se realiza mediante el método de Murphy-Riley. El ión fosfato reacciona con el molibdato de amonio, el cual al ser reducido con ácido ascórbico da un complejo de color azul que es el azul de molibdeno. Se determina el contenido de fósforo en forma de fosfatos mediante un kit colorimétrico. El pH no interviene, los oxidantes y reductores no perturban seriamente la exactitud del método, el arsénico no interfiere hasta 0.05 mg/L, el cobre no interfiere hasta 5 mg/L y si es menor a 10 mg/L no interfiere. El contenido total de fosfatos expresado como fósforo corresponde a la suma de concentraciones de PO4(-1) y PO4(-2).
Instructivo de trabajo
El color no entra en la escala porque la concentración de fosfatos es muy elevada y la reacción que genera el color sucede de manera apreciable, hay que utilizar una dilución mayor para que el color desarrollado sea menor y esté dentro de la escala. El color no entra en escala porque el reactivo está en exceso por lo que se debe realizar una dilución menor para que el reactivo reaccione completamente sin dejar un exceso.
Los detergentes aniónicos reaccionan con la o-toluidina blue dando un complejo de color azul que puede medirse colorimétricamente y que es soluble en cloroformo. La materia orgánica interfiere con la determinación dando una coloración violácea al ponerse en contacto con la o-toluidina blue. Por lo que si se busca determinar detergentes en un efluente con materia orgánica es dando una coloración roja soluble en cloroformo. El arsenito de sodio elimina hasta 1 mg/L. La interferencia por sulfuro de hidrógeno se puede eliminar con acidificación y aireación.
Instructivo de trabajo
Si el color no entra en la escala ocurre que la concentración de detergentes es superior a la que se puede leer en este método y se debe realizar una dilución mayor y afectar por la dilución. Si el color no entra en escala ocurre que el reactivo está en exceso y se debe realizar una dilución menor para que el reactivo reaccione completamente y no quede ningún exceso.
La determinación se realiza mediante un kit colorimétrico que utiliza el método del sulfato ferroso. En medio ácido, el sulfato ferroso reduce los iones nitrito a óxido nitroso. Los iones ferrosos se combinan con el óxido nitroso para formar un ión complejo de color pardo y la intensidad de color es directamente proporcional a la concentración de nitritos en la muestra.
Los detergentes aniónicos se combinan con la o-toluidina blue dando origen a una sustancia de color azul soluble en cloroformo. La intensidad de color es proporcional a la concentración de detergentes. La materia orgánica da coloración violácea con la o-toluidina blue, interfiriendo con la determinación. Por lo tanto, si se trata de determinar detergentes en líquidos cloacales, residuales industriales o cualquier tipo de líquido que contenga materia orgánica, es dando una coloración roja soluble en cloroformo. Por esta razón se agrega arsenito de sodio al reactivo, que elimina hasta 1 mg/L. La interferencia de sulfuro de hidrógeno puede eliminarse por acidificación y aireación.
Es el parámetro de contaminación orgánica más ampliamente empleado. La determinación del mismo está relacionada con la medición del oxígeno disuelto que consumen los microorganismos en el proceso de oxidación bioquímica de la materia orgánica biodegradable. Este ensayo consiste en la siembra de una porción de la muestra de agua (diluida generalmente), donde se mide la concentración inicial de oxígeno y se incuba a una cierta temperatura durante un lapso de tiempo determinado. Con el fin de asegurar la fiabilidad de los resultados obtenidos es preciso diluir la muestra con una solución especialmente preparada de modo que se asegure la disponibilidad de nutrientes y oxígeno. El agua de dilución consiste en agua bidestilada o de mayor calidad con una cantidad de oxígeno preferentemente mayor a 8mg/l y entre los nutrientes más comunes, fosfatos de sodio y potasio y cloruro de amonio y férrico. De ser necesario, el agua de dilución también debe contener un inóculo de microorganismos (en efluentes desinfectados, por ejemplo). En el caso de tener que realizarse diluciones, debe también incubarse paralelamente un blanco del agua de dilución, en el cual no debe disminuir el oxígeno disuelto más de 0.2mg/l para ser considerado de buena calidad. El periodo de incubación estándar es de 5 días a 20 °C y sin nitrificación.
DBO5 Sin Nitrificación Es la que se toma como referencia para el control de efluentes. En los líquidos residuales, además de la materia orgánica carbonosa, hay otros compuestos que consumen oxígeno. Estos compuestos son principalmente el nitrógeno oxidable y compuestos químicos reductores (ion ferroso, sulfitos, sulfuros). Entre ellos, el principal causante de interferencias es el nitrógeno, por lo que se adiciona un inhibidor (el más ampliamente usado es la 2-cloro-6-(tricloro meti) piridina). La DBO (5 días, 20 °C) simula la primera etapa del proceso natural de biodegradación. En este tiempo, sólo se descompone alrededor del 60-70% de las sustancias más fácilmente biodegradables (carbohidratos).
Toma de muestras y almacenamiento Las muestras para el análisis de DBO pueden degradarse significativamente mientras están almacenadas entre su recogida y el análisis, y como resultado producir valores bajos de DBO. Si el análisis no se efectuará dentro de las primeras dos horas, se debe almacenar las muestras por debajo de los 4 °C. El análisis deja de ser representativo una vez pasadas 24h de tomada la muestra.
Medida de la Concentración de Oxígeno Inicial y Final La determinación del oxígeno puede hacerse mediante iodometría, métodos manométricos, o con el uso de electrodos de membrana permeable al oxígeno.
La DQO, al igual que la DBO, es una medida del contenido orgánico de un agua residual. La diferencia radica en que en la DQO no solo se oxida la materia orgánica biodegradable, sino también, toda la materia orgánica susceptible de ser oxidada químicamente. Es por esto que el valor de la DQO es siempre superior al de la DBO. Es la cantidad de oxígeno que se requiere para la oxidación de la materia orgánica por un agente químico fuerte a dióxido de carbono y agua. Todos los compuestos orgánicos con unas pocas excepciones pueden ser oxidados a dióxido de carbono y agua en condiciones ácidas mediante oxidantes fuertes.
Para lograr la oxidación de la materia orgánica se utiliza un oxidante potente (generalmente dicromato de potasio, ocasionalmente permanganato de potasio), en un medio fuertemente ácido (ácido sulfúrico).
Para facilitar la oxidación se utiliza un catalizador (sulfato de plata) y se realiza el ensayo a altas temperaturas por un tiempo determinado. Debido a que los cloruros interfieren en el ensayo (se oxidan, reduciendo parte del Cr) es necesario inhibirlos, esto se hace adicionando sulfato mercúrico que capta el cloro formándose el HgCl2.
Se toman como condiciones estándares de análisis 2h, 150 °C. La ventaja que presenta con respecto a la DBO5 es su menor tiempo de análisis, esta se realiza en 5 días.
Existen 2 métodos de laboratorio para analiza la DQO. El método del reflujo abierto o macro DQO, en el cual se emplea gran cantidad de muestra y reactivos, como los reactivos adicionados son tóxicos y se emplean en gran cantidad es el menos utilizado por el impacto en el ambiente que genera. El método del reflujo cerrado o micro DQO, el más utilizado, emplea pequeñas concentraciones de muestra y reactivos, lo cual lleva a reducir costos y tiempos de análisis y genera un menor impacto en el ambiente. La lectura final se realiza por titulación o por espectrofotómetro.
El procedimiento es:
Elegir cualquiera de los dos:
INTERFERENCIAS DEL MÉTODO
Los cloruros, nitritos y otros iones inorgánicos susceptibles de oxidación por dicromato. Los cloruros constituyen la interferencia más importante pues introducen un error por exceso en la DQO. Además, los cloruros generan turbiedad en la muestra al leer en el espectrofotómetro. El sulfato mercúrico, el cual se agrega a la muestra antes de adicionar los otros reactivos, evita la interferencia causada por los cloruros.
MUESTREO
Al igual que la DBO, el ensayo de DQO se ve afectado si no se hace inmediatamente. Se recomienda extraer la muestra en envases de vidrio o plástico. Si el ensayo no puede realizarse de inmediato, se debe acidificar la muestra a pH<2 con ácido sulfúrico y mantener refrigerada a 4°C. Se consigue una estabilidad del analito de 20 días.
El ensayo de sólidos suspendidos se lleva a cabo filtrando un volumen determinado de la muestra con una membrana de porosidad estándar. La porosidad es de 1,2 um. La membrana se coloca en una cápsula y se lleva a estufa y se seca a una temperatura predeterminada hasta peso constante (P2). Anteriormente se realizó el mismo procedimiento con la cápsula sin el filtro (P1). La diferencia de peso, junto con el volumen de muestra que se tomó nos dan la cantidad de TSS.
TSS (mg/l) = (P2 – P1) x 1000 / Vol. Muestra (ml)
Donde:
La muestra se debe recolectar en botellas de vidrio o plástico de 1l de capacidad. Refrigerar las muestras a 4 °C. Analizar antes de 24 horas de preferencia, como máximo 7 días de realizado el muestreo.
Si el material suspendido se atasca en el filtro hay que disminuir el volumen de filtración o aumentar el tamaño del poro.
El ensayo de sólidos disueltos se lleva a cabo filtrando un volumen determinado de la muestra con una membrana de porosidad estándar. La porosidad es de 1,2 um. Se recoge el filtrado y se coloca sobre una cápsula previamente tarada (P1), se calienta en estufa hasta peso constante a 180°C (P2). La diferencia de peso, junto con el volumen de muestra que se tomó nos dan la cantidad de TSS.
TSS (mg/l) = (P2 – P1) x 1000 / Vol. Muestra (ml)
Donde:
La suma de los sólidos suspendidos con los sólidos disueltos da los sólidos totales que se determinan por el residuo total por evaporación.
La muestra se debe recolectar en botellas de vidrio o plástico de 1l de capacidad. Refrigerar las muestras a 4 °C. Analizar antes de 24 horas de preferencia, como máximo 7 días de realizado el muestreo.
El pH o la actividad del ion hidrógeno indican a una temperatura dada, si es ácida o básica el agua. El pH se define como el logaritmo de la actividad de los iones hidrógeno.
pH = - log [H+]
[H+] = actividad de los iones hidrógeno en mol/l
Método electrométrico
El método consiste en la determinación de la actividad de los iones hidrógeno por medidas potenciométricas usando un electrodo de pH. La medición se realiza con una agitación moderada para homogeneizar la muestra. La agitación debe ser suave para evitar la entrada del dióxido de carbono. El electrodo generalmente no está sujeto a interferencias como color, turbidez, materia coloidal, oxidantes, reductores o alta salinidad. Recubrimientos de material graso o partículas pueden dificultar la respuesta del electrodo. Estos recubrimientos pueden ser removidos con una frotación muy suave con papel o utilizando detergentes, seguido de un enjuague con agua destilada. Un tratamiento adicional es utilizar ácido clorhídrico (0,1N) e hidróxido de sodio (0,1N) para remover cualquier película restante y posteriormente dejar sumergidos una noche en tampón a pH=7. De todas maneras, el electrodo es lavado varias veces antes de su uso y después de su uso. Hay que tener el cuidado de no apoyar el electrodo en el fondo ni en las paredes. Se apoya en su soporte si tuviere para realizar la medición. Una vez finalizada la medición electrodo se guarda en una solución para que su funcionamiento siempre sea el óptimo. El pH se ve afectado por la temperatura por efectos mecánicos y químicos, por lo que se debe indicar siempre a que temperatura se realizó su medición. Las muestras deben almacenarse para el día siguiente. El pH se determina preferiblemente in-situ.
El color se refiere al "color verdadero" el que tiene una vez que se ha eliminado su turbiedad. El "color aparente" no solo engloba el que posee debido a materia disuelta sino también a materia en suspensión antes de filtrarla o centrifugarla. Se determina por espectrofotometría o comparación visual. El método estandarizado utiliza patrones de platino-cobalto y la unidad de color (UC) es la producida por 1 mg/L de platino en la forma de ión cloro-platinato.
Interfiere la turbiedad, que puede ser eliminada por filtración a través de una membrana de 0,45 um. Otra opción es la centrifugación, la cual evita interacciones con los materiales de filtro pero los resultados varían con la naturaleza de la muestra, el tiempo y la velocidad de centrifugación.
No hay método de preservación. Debe analizarse sin demora porque es susceptible al cambio del pH. La intensidad del color aumenta con el aumento del pH. Debe estar entre 4 y 10. En caso de requerirse almacenamiento a oscuridad y <6°C por un tiempo máximo de 48 horas.
El olor debe determinarse in situ. No existe método de preservación. Deberá analizarse sin demora y evitando modificar el pH.
Previo a realizar el ensayo, está prohibido ingerir alimentos o fumar:
-De no encontrarse la muestra a temperatura ambiente, atemperar.
-Transferir una porción no menor de 50 ml, a un frasco o vaso de precipitado de vidrio de 100-400 ml.
-Agitar la muestra.
-Olfatearla ligeramente.
Se prepara y estandariza la solución patrón de fenol para realizar la curva de calibración. Se realiza el pretratamiento de la muestra agregando coagulantes, se hace una destilación preliminar y luego se hace reaccionar con 4-aminoantipirina y extracción clorofórmica. Esto se realiza a la muestra, a un blanco y para la preparación de las soluciones patrón. Ajustar a pH 4 con solución tampón, adicionar 4-aminoantipirina y ferricianuro de potasio, extraer con cloroformo, leer absorbancia a 460 nm, realizar cálculos y gráfica de curva de calibración.
Puede realizarse por Espectrofotometría de Absorción Atómica por Generación Continua de Hidruros, o en forma directa. La muestra debe ser digerida para reducir la interferencia por materia orgánica y convertir todo el metal a una forma libre determinable por Espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA) a 193,7nm.
Método de Espectrofotometría de Absorción Atómica por Llama La muestra se debe digerir para reducir la interferencia por materia orgánica y convertir todo el metal a una forma libre determinable por espectrofotometría de Absorción Atómica (EAA) con llama a 228,8 nm. El contenido de cadmio se determina mediante una curva de calibración.
Luego se compara con una curva de calibración con espectrofotómetro a 652nm.
Método titulométrico Para este análisis debe primero llevarse a un pH próximo a 9,5 con un búfer adecuado para evitar la hidrólisis de cianatos y compuestos orgánicos nitrogenados. Se destila y se recoge el amoníaco en una solución de ácido bórico. El titulante es ácido sulfúrico estandarizado y se utiliza un indicador mixto de rojo de metilo y azul de metileno.
Para el análisis de fósforo se deben convertir todas las formas presentes a fosfato disuelto. Para esto puede oxidarse con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico.
Determinación de coliformes por la técnica de fermentación en tubos múltiples. La técnica estándar para el grupo coliforme es la fermentación en tubos múltiples. Consiste en colocar una batería de tubos de cuatro filas con cinco tubos cada una. Cada tubo contiene en su interior una campana de vidrio que se coloca boca abajo. Luego se rellenan los tubos con el medio de cultivo y se esteriliza en un autoclave. Una vez estéril, se procede al sembrado de las muestras. En la primera fila se coloca en cada tubo, la muestra sin diluir. En la fila siguiente, se hace una dilución 1:10 de la primera fila. En la tercer fila se hace una dilución 1:10 de la segunda fila y en la última fila, otra dilución 1:10, de la tercera fila. Posteriormente, se lleva a una estufa incubadora, donde se mantiene a la temperatura de 37 °C durante 24 horas.
Luego del cultivo, se observa cuantos de los tubos por fila dan positivo el ensayo, desde la menor a la mayor dilución. Un ensayo es positivo cuando en la campana de vidrio se observa una burbuja de aire, correspondiente al consumo de las bacterias del medio de cultivo y producción de dióxido de carbono y cuando se observa una turbidez en la solución.
Los resultados se informan como número más probable de bacterias (nmp), un número basado en fórmulas de probabilidad, donde se estima el cálculo de la densidad media de coliformes en la muestra.
Al agregar iones plata a una solución de pH comprendido entre 7 y 10 (pH neutro o ligeramente alcalino) que contenga iones cloruro y cromato, comienza a precipitar el cromato de plata cuando la precipitación del cloruro de plata (precipitado blanco) está casi terminada, es decir cuando la concentración de iones cloruros es despreciable desde el punto de vista analítico porque el cloruro de plata va desapareciendo de la solución a medida que precipita. Esto permite considerar la aparición del precipitado rojo de cromato de plata como una indicación del punto final de la reacción entre los iones cloruros y plata.
2Ag(+)+CrO4(-2)-->AgCrO4(s)
Es uno de los iones que contribuyen a la salinidad de las aguas. Se debe fundamentalmente a la disolución de los yesos, dependiendo su concentración de los terrenos drenados. Se encuentra disuelto por su estabilidad y resistencia a la reducción. La presencia de otras sales aumenta su solubilidad. Tiende a formar sales con los metales pesados disueltos, y debido a que el producto de solubilidad es muy bajo contribuye a disminuir su toxicidad. Un incremento de los sulfatos presentes en el medio es un indicador de un vertido próximo. Se denomina método turbidimétrico de sulfatos. Los sulfatos reaccionan con el bario para dar sulfato de bario, el cual es un precipitado blanco. Se determina fotométricamente este último. Para ello hay que armar una curva de calibración con el sulfato de bario. El bario se aporta por cloruro de bario sólido y se lleva a cabo en medio ácido proporcionado por ácido clorhídrico.
Del análisis de un efluente de un establecimiento fabril se obtuvieron los siguientes resultados:
Oxígeno consumido = 950 mg/L
Residuo total a 105°C = 1720 mg/L
Residuo total a 600°C = 210 mg/L
Sólidos sedimentables totales = 560 mg/L
Con estos datos ¿ Cuál o cuáles considera serían los principales efectos contaminantes si este efluente se arrojara a un arroyo sin ser previamente tratado?
Los parámetros muestran que hay una gran cantidad de materia orgánica por lo que si se vuelca sin ser tratado, el oxígeno disuelto disminuirá porque lo consumirá la materia orgánica y comprometerá la fauna y flora acuática. La materia en suspensión afecta a la vida acuática porque no deja que la luz solar los atraviese. Además, afecta el aspecto del cuerpo receptor por lo que causa un impacto socio-económico negativo.
Indique 3 contaminantes mayoritarios de las aguas residuales provenientes de un frigorífico y señale que parámetros emplearía para medir cada uno de ellos.
Un efluente proveniente de un frigorífico posee sólidos, grasas y aceites, detergentes y materia orgánica. La materia orgánica la mediría con oxígeno consumido, los sólidos con residuo total por evaporación, los detergentes con los fosfatos o el método de azul de o-toluidina proporciona una medición más directa, las grasas y aceites con sustancias solubles en frío en eter etílico.
Se determinan los siguientes parámetros para una industria textil: pH=10.2, T=60°C, sólidos sedimentables a las 2 hs=0,8 ml/L. ¿Qué tratamientos aplicaría al efluente para que estos parámetros se ajusten a lo expresado por la normativa?.
Al principio se aplica una sedimentación para eliminar la materia sedimentable (no se permiten sólidos sedimentables a las 2 horas), luego se lo introduce en una cámara de contacto donde se lo neutraliza con ácido sulfúrico o clorhídrico (el pH permitido está entre 5,5 y 10). Se lo introduce en una torre de enfriamiento para que la temperatura de trabajo en el reactor biológico sea la correcta. Además, la temperatura de vuelco reglamentada es menor a 40°C. Finalmente se lo introduce en un reactor biológico para degradar la materia orgánica no sedimentable. Una opción más económica es dejar enfriar la carga en un cámara por el ambiente hasta la temperatura objetivo con la desventaja que tomaría más tiempo.
¿Cuáles son los componentes mayoritarios de un líquido cloacal?¿Que tratamiento propone para eliminarlos?
Los componentes mayoritarios son sólidos sedimentables a los 10 minutos, grasas y aceites y materia orgánica. Para separar las grasas y los aceites, una parte de los sólidos sedimentables utilizaría una trampa de grasas, luego se coloca un desarenador para separar el resto de los sólidos sedimentables a los 10 minutos, luego se coloca un sedimentador donde se remueven los sólidos sedimentables que no se retuvieron en el desarenador, de carácter orgánico y menos pesados y finalmente se coloca un tratamiento de barros activados donde se separa el resto de la materia orgánica, el resto de los sólidos en suspensión y la coloración.
¿ Cuáles son los contaminantes mayoritarios de las aguas residuales provenientes de la industria alimenticia? ¿Qué tratamiento propondría para depurarlas?
Los componentes mayoritarios son: sólidos, grasas y aceites, materia orgánica y detergentes. Inicialmente, para eliminar los sólidos más gruesos, utilizar un filtro, luego para remover las grasas y los aceites y parte de los sólidos sedimentables utilizar un interceptor, posteriormente para remover el resto de los sólidos sedimentables a los 10 minutos utilizar un desarenador, luego para remover los sólidos sedimentables restantes utilizar un sedimentador, posteriormente para eliminar la materia orgánica restante, los sólidos en suspensión restantes y la coloración realizar un tratamiento de coagulación-floculación-decantación, finalmente realizar una adsorción con carbón activado para eliminar detergentes, partículas que causan color y olor, materia orgánica que no se haya separado en el proceso anterior.
¿Cuáles son los componentes mayoritarios que contiene el agua cloacal y que parámetros emplearía para medir cada uno de ellos? Los contaminantes mayoritarios que tiene el agua son: elevados valores de pH, alto contenido de sólidos en suspensión, alto contenido de sólidos sedimentables, altos contenidos de materia orgánica, coloración, altos contenidos de sólidos disueltos, grasas y aceites, dureza. Para medir el pH utilizaría el método potenciométrico, para medir los sólidos suspendidos filtraría la muestra y lo que queda en el filtro se seca y se pesa, para medir los detergentes utilizaría el método de azul de orto-toluidina, los sólidos sedimentables mediante un cono de Imhoff, la materia orgánica se mide a través del oxígeno consumido, la grasas y los aceites a través de las sustancias solubles en éter etílico, la dureza a través de la alcalinidad, los sólidos disueltos a través de la conductividad, la coloración por comparación con patrones.
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