Calidad del agua

Tratamiento de aguas. DBO (Demanda Biológica de Oxígeno). DQO (Demanda Química de Oxígeno). Análisis de aguas residuales. Materia orgánica del agua. Depuración

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  • Idioma: castellano
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ÍNDICE

TEMA

PÁGINA

INTRODUCCIÓN

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  • CONCEPTOS: D. B. O. Y D. Q. O.

  • 3

  • MEDIDA DE LA D. B. O. Y LA D. Q. O.

  • 5

  • CÁLCULO DE LA D. B. O. Y LA D. Q. O.

  • 5

  • UTILIDADES Y APLICACIONES DE LA D. B. O.

  • 6

  • UTILIDADES Y APLICACIONES DE LA D. Q. O.

  • 7

  • UTILIDADES Y APLICACIONES DE LOS DOS PARÁMETROS CONJUNTAMENTE

  • 7

  • CONCLUSIONES

  • 8

  • BIBLIOGRAFÍA

  • 9

    INTRODUCCIÓN

    Por contaminación, en sentido general, se entiende un alejamiento del estado puro de una sustancia, es decir, un desplazamiento de las características de composición de un elemento con respecto a unas tomadas como referencia.

    Con relación al caso del agua, su contaminación es el resultado de las actividades humanas en ella que se integran en el ciclo hidrológico.

    La contaminación del agua, entonces, sería, la incorporación al agua de materias extrañas, como microorganismos, productos químicos, residuos industriales y de otros tipos, o aguas residuales. Estas materias deterioran la calidad del agua y la hacen inútil para los usos pretendidos.

    Los principales contaminantes del agua son: aguas residuales, agentes infecciosos, nutrientes vegetales, productos químicos, petróleo, minerales inorgánicos, compuestos químicos, sedimentos formados por las partículas del suelo y arrastrados, sustancias radiactivas y el calor.

    La composición de las aguas residuales se averigua a través de diversas mediciones físicas, químicas y biológicas (microbiológicas); y comparando los valores obtenidos con los que determina la normativa vigente.

    Las medidas más comunes incluyen la determinación del contenido en sólidos, la D. B. O., la D. Q. O. y el pH, que miden, respectivamente, la materia sólida en suspensión, la concentración de materia orgánica y la acidez de las aguas.

    Todos estos controles y posteriores tratamientos hacen posible que las aguas residuales, una vez sometidas a un proceso de depuración adecuado, puedan ser utilizadas de nuevo para diferentes usos, según la composición resultante de las mismas tras el tratamiento.

  • CONCEPTOS.

  • D. B. O.

    En fuentes de conocimiento general, se define la D. B. O. como “Siglas de demanda biológica de oxígeno. Es la cantidad de oxígeno necesaria para que un determinado microorganismo pueda oxidar la materia orgánica del agua. Se aplica para determinar el grado de contaminación de las aguas, o de descontaminación de las aguas residuales. Cuanto mayor sea la contaminación, mayor será la D. B. O.” (Enciclopedia “Gran Vox Multimedia”.) Caben destacar tres críticas a este párrafo: En primer lugar, el limitar la expresión de este parámetro a un determinado microorganismo. En segundo lugar, se considera esta medida como una aplicación. Y en tercer lugar, la mención del término “descontaminación”, que no resulta muy apropiado para referirse a la potabilización o reciclaje de las aguas residuales. Por lo que esta exposición se presenta como bastante extensa, general e imprecisa.

    Si se recurre a puntos de información algo más especializados como la enciclopedia “Biosfera. Ecología y Evolución”, se encuentra el siguiente resultado: “D. B. O. es el parámetro utilizado para caracterizar la calidad de un agua, que mide la cantidad de oxígeno necesaria para la degradación biológica de las materias orgánicas que contiene. Es un indicador del grado de contaminación orgánica del agua”. De este párrafo se destaca la referencia a la degradación biológica, más adecuada para la definición del concepto; y la delimitación del tipo de contaminación al que se refiere: la contaminación orgánica. Es por tanto, una descripción más exacta que la primera, pero aún deficiente en algunos aspectos.

    Por último, consultando el “Diccionario de la Naturaleza. Hombre, Ecología, Paisaje” se obtiene la siguiente definición: “La demanda biológica de oxígeno es la cuantificación numérica de la cantidad de oxígeno necesitada para descomponer la materia orgánica existente en una unidad de volumen de agua, a una temperatura determinada”. Desde luego, es una explicación mucho más correcta. Pero en el texto, se hacen sinónimos la demanda biológica de oxígeno y la demanda bioquímica de oxígeno, expuesta esta última como “la medida de la capacidad contaminante de un agua residual, que indica la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos en la degradación aerobia de la materia orgánica que contiene, en condiciones controladas de temperatura y tiempo”. Considero que, de este modo, queda correcta y completamente definido el término, a falta de su medida y su aplicación que se comentan en el resto del texto.

    D. Q. O.

    Según Enrique E. Rueda (Buenos Aires, Argentina), se define como “la cantidad de oxígeno necesario para oxidar la materia orgánica por medio de dicromato en una solución ácida y convertirla en dióxido de carbono y agua”. En mi opinión, es una descripción poco concreta y con bastantes deficiencias.

    Otras fuentes (Tebbutt, T. H. Y.) definen la D. Q. O. como “la oxidación química que usa una mezcla hirviendo de dicromato potásico y ácido sulfúrico concentrado”. En esta exposición se omiten de nuevo características esenciales, como que es un parámetro, su aplicación, su utilidad, etc. y se centra el concepto más en la técnica que en la definición.

    En la enciclopedia ya citada “Biosfera. Ecología y Evolución” se encuentra lo siguiente: “D. Q. O.: Siglas de demanda química de oxígeno. Es el parámetro utilizado para caracterizar la contaminación orgánica del agua que se mide a partir de la cantidad de oxígeno disuelto necesario para la degradación química de los contaminantes orgánicos que contiene”. Se entiende como “degradación química” la reacción de un oxidante químico, bien dicromato potásico, bien permanganato potásico, que consume materia orgánica. Este texto ofrece mucha más información que los anteriores, ya que pertenece a una fuente más especializada.

  • MEDIDA DE LA D. B. O. Y DE LA D. Q. O.

  • La medida de la D. B. O. da como resultado la cantidad de materia orgánica biodegradable que contiene el agua a estudio.

    La medida de la D. Q. O. muestra la cantidad de materia orgánica no biodegradable que presenta el agua a estudio.

    Las unidades en las que se miden son gramos de oxígeno / metros cúbicos de agua o en el equivalente miligramos de oxígeno / litros de agua. Por lo que sus dimensiones físicas son MASA/VOLUMEN = M/V.

    g O2 mg O2

    ----------- = ----------

    m3 H2O l H2O

    La diferencia es que los gramos o miligramos de oxígeno se refieren, en el caso de la D. B. O., a los requeridos por la degradación biológica de la materia orgánica; mientras que en el caso de la D. Q. O. representan los necesarios para la degradación química de la materia orgánica.

  • CÁLCULO DE LA D. B. O. Y LA D. Q. O.

  • El cálculo se efectúa determinando el contenido de oxígeno de una muestra de agua y lo que queda después de un tiempo determinado (se toman 5 días como medida estándar) de otra muestra semejante conservada durante este período a una temperatura dada (20° C) en un recipiente cerrado, fuera del contacto del aire y en la oscuridad, en orden a evitar el aporte de oxígeno por fotosíntesis. La diferencia entre los dos contenidos representa la D. B. O. en 5 días (D. B. O. 5.) La prueba de la D. B. O. presenta algunas limitaciones: no señala la presencia de sustancias orgánicas difícilmente biodegradables (aceites, ciertos tipos de detergentes, etc.) En 5 días, el proceso de degradación de la materia orgánica no está concluido (por ejemplo, son necesarios 21 días, en el caso de las aguas residuales domésticas, para lograr una oxidación biológica óptima.) Los valores de la D. B. O., por tanto, son inferiores a los de la D. B. O. última. Además la presencia de ciertas sustancias tóxicas para los microorganismos responsables de l demanda de oxígeno en las aguas, hace que los valores de la D. B. O. hallados sean menores de los que teóricamente corresponderían. Todo lo anterior indica que la D. B. O. proporciona una medida sólo aproximada de la materia orgánica biodegradable presente en las aguas residuales. De todos modos, es uno de los parámetros indicadores de la calidad del agua hoy en día más utilizados. (Tomado de “Diccionario de la naturaleza: Hombre, Ecología, Paisaje”.)

    No se ha encontrado texto alguno en el que se describa el cálculo de la D. Q. O., pero se supone que se llevará a cabo mediante valoraciones químicas, comparando los resultados con medidas estándares.

  • UTILIDAD Y APLICACIONES DE LA D. B. O.

  • Los valores típicos de la D. B. O. 5 para aguas residuales domésticas se sitúan entre los 250 - 350 g/m3, mientras que ciertas aguas residuales industriales pueden alcanzar cifras de hasta varios miles de gramos de oxígeno por metro cúbico de agua. Por comparación, los valores de la D. B. O. en un río no contaminado no han de superar los 3 g/m3, mientras que uno muy contaminado podría tener valores aproximados a 10 g/m3. Estas cifras pueden variar según la fuente consultada. (“Diccionario de la naturaleza. Hombre, Ecología, Paisaje”.)

    En el tratamiento primario de potabilización del agua existe una fase llamada sedimentación, en la que se depositan los materiales orgánicos y se retiran para su eliminación. Este depósito se conoce como fosa séptica, en la que sedimentan los sólidos y asciende la materia flotante, mientras que el agua fluye hacia zanjas subterráneas, donde se oxida aeróbicamente. Con este proceso se reducen los sólidos en suspensión y la D. B. O.5 entre un 20 y un 40%.

    En el tratamiento secundario de las aguas residuales se utiliza un proceso denominado filtro de goteo, en el que la materia orgánica es absorbida por una película microbiana y transformada en sedimentos, lo que reduce cerca de un 85% la D. B. O.

    Al método anterior le sigue el tratamiento aeróbico de fangos activados, en el que las partículas de lodo absorben la materia orgánica y la convierten en productos aeróbicos. Se disminuye así la D. B. O. entre un 60 y un 85%.

    El proceso correlativo, es un estanque de estabilización o laguna cuya función es oxidar la materia orgánica disuelta y coloidal, restringiéndose de un 75 a un 80% la D. B. O.

    Para llegar a rebajar este parámetro en un 99% se utiliza el tratamiento avanzado, que consiste en pasos adicionales al tratamiento terciario para mejorar la calidad del efluente eliminando los componentes recalcitrantes.

    (“Encarta 98”.)

    Las relaciones adecuadas entre la D. B. O. y el nitrógeno y el fósforo, que deben presentar las aguas residuales sometidas a tratamiento biológico son (aproximadamente):

    D. B. O. 5 D. B. O. 5

    ---------- = 20. ---------- = 100.

    N P

    Destacar, por último, que en aguas residuales procedentes de industrias alimentarias, este parámetro se presenta muy elevado. También en el caso de las industrias de tipo textil, pero acompañado de un incremento de la D. Q. O.

  • UTILIDAD Y APLICACIONES DE LA D. Q. O.

  • Principalmente se utiliza este parámetro para comprobar la carga orgánica de las aguas residuales que, o no son biodegradables, o contienen componentes que inhiben la actividad de los microorganismos que degradan la materia orgánica. (E. E. Rueda.)

    En el tratamiento primario de aguas residuales existe una fase llamada decantación en la que se elimina la materia coloidal, ya que el 80% de la D. Q. O. son coloides. Son partículas muy pequeñas que tienen carga superficial no nula, normalmente en aguas residuales es negativa. Para eliminarlas hay que neutralizar dicha carga (proceso llamado coagulación), para lo que se utilizan sales de hierro y aluminio. Al ser de pequeño tamaño, la velocidad de sedimentación es baja y para incrementarla se utiliza la floculación que consiste en añadir polielectrolitos (plásticos solubles en agua) que enlazan los coloides.

    En el tratamiento de aguas residuales industriales se aplica un proceso llamado adsorción, mediante el que se eliminan algunas sustancias colorantes del agua. Utilizando tratamientos directos de columnas de adsorción se elimina la D. Q. O.

    (Metclaf-Eddy.)

    Cerca de un tercio de la D. Q. O. de un desecho se usa para obtener energía y los dos tercios restantes se emplea para la síntesis de nuevas células. (Tebbutt, T. H. Y.)

  • UTILIDADES Y APLICACIONES DE LOS DOS PARÁMETROS CONJUNTAMENTE.

  • Existen dos tipos de tratamientos para las aguas residuales:

      • ARU: Tratamiento biológico (fangos activados.)

      • ARI: Tratamiento físico - químico.

    Seleccionar un método u otro para el tratamiento depende de la relación:

    D. B. O. 5

    ---------- , lo que también se denomina ÍNDICE DE BIODEGRADABILIDAD

    D. Q. O.

    DEL AGUA, que varía entre los siguientes valores:

    Valor

    Tipo de agua

    Menor que 0, 2

    No biodegradable

    Entre 0, 2 y 0, 4

    Biodegradable

    Mayor que 0, 4

    Muy biodegradable

    El valor de la D. Q. O. siempre será inferior al de la D. B. O. debido a que muchas sustancias orgánicas pueden oxidarse químicamente pero no biológicamente.

    Ya existen en el mercado aparatos al alcance de todos relacionados con estos parámetros. Por ejemplo, el caso de la “Depuradora Compacta DCI” para el tratamiento físico - químico de pequeños caudales, ofertada en una página de Internet, que permite “una sensible reducción de los valores de D. B. O. y D. Q. O. al tiempo que consigue mezclas homogéneas sin rotura de los flóculos formados”. (www. filtecdepuracion.com)

    Señalar, por último, los valores típicos de estos parámetros en aguas residuales domésticas:

    Tipo de sólidos

    D. B. O. 5 (mg/l)

    D. Q. O. (mg/l)

    Suspendidos

    110

    108

    Precipitables

    50

    42

    No precipitables

    60

    66

    Disueltos

    30

    42

    TOTAL

    140

    150

  • CONCLUSIONES.

  • Mediante este trabajo se ha comprobado la dificultad que entraña definir y concretar el concepto de parámetros útiles para la determinación de la contaminación del agua en general, y en el caso de la D. B. O. y la D. Q. O. en particular. Debido a la complejidad que conlleva la detección de problemas invisibles a nuestros ojos, así como su medición.

    Destacar también la restricción que supone averiguar sus valores, ocasionada por la necesidad de unos aparatos especiales, instalaciones adecuadas, personal cualificado, condiciones muy concretas y controladas, etc.

    Los dos parámetros estudiados son de gran utilidad en el análisis y depuración de aguas residuales. Primero por la información que ofrecen con respecto al estado de las aguas, y en segundo lugar por las conclusiones y aplicaciones derivados de su estudio, ya que indirectamente informan sobre el estado de depuración de las aguas durante su tratamiento.

    Pero se debe tener en cuenta que no son los únicos ni los más importantes a la hora de analizar y caracterizar las aguas, si no que en este examen hay que considerar otros parámetros de gran importancia: pH, temperatura, sulfatos, sólidos en suspensión, grasas, iones metálicos, compuestos tóxicos... Sólo una visión conjunta de todos ellos y sus interacciones llevarán hasta un análisis completo y correcto de las aguas a estudio, indispensable para un reciclaje de las mismas.

  • BIBLIOGRAFÍA.

        • Cifuentes, P.; González Alonso, S. y Ramos, A. (1993.) “Diccionario de la naturaleza. Hombre, Ecología, Paisaje”. Ed. Espasa - Calpe. Madrid.

        • Lara Hernández, J. M. (Editor.) (1997.) “Biosfera. Ecología y Evolución”. (CD - ROM.) Grupo Editorial Planeta.

        • Metclf-Eddy. “Tratamiento y depuración de las aguas residuales”. Ed. Labor.

        • Rueda, E. E. Licenciado en Higiene y Seguridad Industrial. Buenos Aires, Argentina. E-mail: eerueda@mixmail.com.

        • Tebbutt, T. H. Y. “Fundamentos de control del agua”. Ed. Limusa. México.

        • Varios autores. (1993 - 1997.) “Enciclopedia Microsoft Encarta 98”. (CD - ROM.) Microsoft Corporation.

        • Varios autores. (1997.) “Gran Vox Multimedia”. (CD - ROM.) Ed. Bibliograf, S. A. Barcelona.

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