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Universidad Nacional Autónoma de México Facultad de Mexico CLASE “ QUIMICA” trabajo GRUPO:24 NOMBRE DEL PROFESOR: JUAN GERMAN RIOS ESTRADA NOMBRE DEL ALUMNO: CORTES HERNANDEZ RICARDO 1. RESUMEN Esta práctica de laboratorio se realizó con el fin de determinar la Demanda Química de Oxígeno (DQO) y la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) de dos muestras de agua extraídas de la Planta de Tratamiento de Agua residual (PTAR) de la universidad Autónoma de Occidente una en la entrada y otra en la salida de la PTAR; La muestra que indicaba el DBO5 se debió incubar por 5 días a una temperatura de 20 °C y la que indicaba el DQO se dejó en un digestor a 150 °C durante 2 horas; al pasar el tiempo requerido por cada uno de los parámetros se procedió a realizar los cálculos con los datos obtenidos previamente, se obtuvo que el valor del DBO de la muestra de la entrada fue de 354 mg/L y su DQO fue de 635 mg/L , también se obtuvo el valor del DBO de la muestra de la salida el cual fue de 63,7 mg/L con un DQO de 242 mg/L ABSTRACT This laboratory practice was carried out with the purpose of determining the Chemical Oxygen Demand (COD) and the Biological Oxygen Demand (BOD) of the water samples taken from the Wastewater Treatment Plant (WWTP) of the Autonomous University of West one at the entrance and another at the exit. The sample indicating BOD5 was due to 5 days at a temperature of 20 ° C and that the COD was kept in a digester at 150 ° C for 2 hours; When the time required by each of the parameters passed, the calculations were carried out with the previously obtained data, It was obtained that the BOD value of the entry sample was 354 mg/L and his COD was 635 mg/L, also the BOD value of the output sample was obtained, which was 63,7 mg/L with a COD of 242 mg/L. 2. INTRODUCCIÓN La DBO y la DQO son unos de los parámetros más importantes en la caracterización (medición del grado de contaminación) de las aguas residuales. El agua es un recurso vital para la vida sin embargo debido a las actividades humanas, éste recurso se ve afectado ya que las aguas residuales provenientes de éstas actividades vienen cargadas de materia orgánica y contaminadas y son vertidas nuevamente a las matrices de agua; Por ende, la norma colombiana ha establecido parámetros, los cuales determinan los requerimientos necesarios de oxígeno para la degradación química y biológica de la materia orgánica presente en el agua residual, para que de esta manera, se logren evaluar los posibles efectos de los efluentes en la calidad de la misma. Por consiguiente, uno de los principales procesos de control llevados a cabo en las Plantas de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) es el debido monitoreo de estos parámetros anteriormente nombrados, los cuales son la DBO y la DQO. En la siguiente práctica de laboratorio se efectuó el proceso de medición adecuado de estos parámetros en dos puntos estratégicos de la PTAR de la universidad, estos son el Pozo de Bombeo 1 (ubicado a la entrada) y el tanque de almacenamiento final (ubicado a la salida). 3. MARCO TEÓRICO La demanda biológica de oxígeno es la materia susceptible de ser consumida u oxidada por medios biológicos que contiene una muestra líquida, disuelta o en suspensión. Se utiliza para medir propiamente el grado de contaminación; normalmente se mide transcurridos cinco días de reacción (DBO5), Las condiciones estándar del ensayo por el método Winkler para la determinación de este parámetro, incluyen la incubación en la oscuridad a 20ºC por un tiempo determinado, generalmente cinco días. La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro que mide la cantidad de sustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos que hay disueltas o en suspensión en una muestra de agua, los resultados de la DQO obtienen en un corto tiempo de aproximadamente 3 horas. En el campus de la Universidad Autónoma hay por lo menos 9 mil personas, las cuales realizan actividades donde el componente principal es el agua, el agua residual que cuyo origen es de los lavamanos, cocinas y sanitarios va directo a la PTAR en donde pasa por unos procesos unitarios con el fin de disminuir los contaminantes presentes en esta para posteriormente ser arrojadas al río Valle del Lili y/o ser utilizadas como riego, lavado y entre otros procesos. Para poder tener una depósito final debe cumplir con parámetro tales como DBO5 y el DQO, por ende en este informe se plasmara el estudio realizado a dos muestras de agua provenientes de la PTAR Para determinar estos parámetros se tiene en cuenta la resolución 631 del 2015 de la Constitución Política Colombiana donde establece los parámetros fisicoquímicos y sus valores límites máximos permisibles en los vertimientos puntuales de aguas residuales domésticas y de las aguas residuales de los prestadores del servicio público de alcantarillado a cuerpos de aguas superficiales. Parámetros Unidad de medida Límite de concentración permitida para una carga de DBO5 entre 625-3000 Kg/día DBO5 Mg/L O₂ 90,00 DQO Mg/L O₂ 180,00 Tabla 1. Niveles permisibles de DBO según la normativa colombiana. ● Demanda Química de Oxígeno (DQO): mide la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar la materia orgánica por medios químicos y convertirla en CO2 y H2O. ● Demanda Biológica de Oxígeno (DBO5): mide la cantidad de oxígeno consumido por los microorganismos en la oxidación química de la materia orgánica contenida en la muestra de agua, durante un intervalo de tiempo específico de 5 días y a una temperatura determinada de 20 ºC . ● Método Winkler: determina la cantidad de mg/L de oxígeno disuelto a través de una valoración química. La secuencias de reacciones que se dan en este método son: (1) MnSO₄ + 3KOH + 4KI → Mn(OH)₂ + K₂SO₄ + 4KI (2) 2Mn(OH)₂ + O₂ + 4KI +2H₂O → 2Mn(OH)₄ + 4KI (3) 2Mn(OH)₄ + 4H₂SO₄ + 4KI →2Mn(SO₄)₂ + 8H₂O + 4KI (4) 2Mn(SO₄) + 4KI →2Mn(SO₄) + 2I (5) 4Na₂S₂O₃ + 2I → 2Na₂S₄O₆ + 4NaI Las reacciones 3 y 4 ocurren simultáneamente. La prueba descansa sobre dos hechos: ● MnSO₄ se oxida fácilmente a Mn(OH)₄ . ● Las sales mangánicas [Mn(SO₄)₂] son inestables en soluciones ácidas conteniendo ioduros KI, revirtiendo a sales manganosas MnSO₄ y liberando iodo I2. Para garantizar el mayor porcentaje de descontaminación y el correcto funcionamiento de la PTAR está dividida en diferentes procesos los cuales son: pozo de bombeo 1, tanque de aireación, tanque de sedimentación, tanque de sedimentación, disposición de lodos, pozo de bombeo 2, Unidad de filtración, unidad de desinfección por UV, tanque de almacenamiento el agua tomada como muestra proviene del tanque de almacenamiento en donde el agua viene directo del proceso de desinfección realizado en los anteriores procesos. 4. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL. En el laboratorio se estudiaron las muestras tomadas previamente a la entrada y salida de la Planta de Tratamiento de Agua Residual (PTAR) ubicada en la Universidad Autónoma de Occidente, esta planta tiene un conjunto de componentes construidos para captar, conducir, tratar y disponer adecuadamente todos los residuos líquidos producidos en la universidad. La determinación de DBO se realizó con el método Winkler cuyo volumen es de 300 ml, es importante determinar la cantidad de oxígeno con el que llega la muestra, así sabremos viene con alta o baja materia orgánica y si de debe hacer dilución o no. En ambas muestras se realizó dilución, en la de la salida se hizo de 30 veces y en la muestra de entrada de 100 veces, esto es lógico ya que en la entrada haymayor carga orgánica. Para determinar el volumen de la muestra, se utilizó la siguiente ecuación: (6) Factor de dilución= Volumen total/Volumen de la muestra Como tenemos un volumen total de 300 ml y los factores de dilución, podemos hallar volumen necesario de la muestra, estos fueron de 3ml en salida y 10 ml en la entrada, se agitó bien la muestras y se retiraron los volúmenes con una pipeta, estos se colocaron en un balón volumétrico y se le adicionaron diferentes nutrientes (sales de calcio, potasio y magnesio) que ya venían preparados y se agitó para homogenizar la muestra, se completó el volumen del Winker con agua aireada destilada evitando que se formen burbujas, de esta manera aportamos oxígeno para que los microorganismos puedan realizar sus procesos metabólicos, sellamos el winkler y llevamos a la incubadora por cinco días a 20°𝐶 el oxígeno disuelto se obtuvo midiendo con un electrodo, pasados los cinco días. En la segunda parte del laboratorio se determinó el DQO a la entrada y salida de la PTAR, como se conoce la naturaleza de las muestras de agua se puede asumir que su concentración de materia orgánica es mayor a 1000 ppm, ya que el agua está muy contaminada, por ello se debe realizar una dilución con agua destilada y este quedara en el rango necesario para utilizar permanganato de potasio, en este caso utilizaremos un matraz de 25 ml y el factor de dilución será 5 para la entrada y 2 para la salida, utilizando la ecuación (6) determinamos que el volumen de muestra, siendo 5 ml para la entrada y 12,5 ml para la salida, el volumen restante del matraz se llena con agua destilada y se homogeniza agitando. 5. RESULTADOS: Cálculos para DBO DBO₅ = (DOinicial – DOfinal) *k Donde k es el factor de disolución: 100 para la entrada y 10 para la salida. Cálculos para DQO DQO= DQO * k K= 5 para entrada y 2 para salida. DOinicial 7,97 mg/L DOfinal 4,43 mg/L DBO₅ 354 mg/L DQO 635 mg/L Tabla 2: Valores obtenidos en la entrada de la PTAR DOinicial 7,74 mg/L DOfinal 1,37 mg/L DQO₅ 63,7 mg/L DQO 242 mg/L Tabla 3: Valores obtenido en la salida de la PTAR 6. DISCUSIÓN A partir de los resultados obtenidos en la práctica de laboratorio se determinaron los valores de demanda biológica de oxígeno DBO y la demanda química de oxígeno DQO estos se encargan de dar una aproximación cuantitativa de la biodegradabilidad de un efluente, en este caso las agua residuales de provenientes de la UAO, esta biodegradabilidad permite que la materia orgánica de las aguas residuales puedan ser depuradas por medio de microorganismos, en este caso en la entrada de la PTAR el DO inicial de la muestra, 7,97 mg/L es mayor al DO final, 4,43 mg/L y para la salida el DO inicial 7,74 mg/L fue mayor al DO final 1,37 mg/L, del mismo modo en cuanto al DBO en la entrada fue más alto que en la salida y en cuanto DQO su valor de entrada 354 mg/L es mayor al de salida 63,7 mg/L de estos resultados se puede decir que gracias a los procesos realizados en la planta de tratamiento estas demandas bajan significativamente y que el agua está menos contaminada que al principio 7. CONCLUSIONES ● Es evidente la disminución en el DBO Y DQO en el agua residual, esta se da se dan gracias a los tratamiento como la sedimentación realizados en la PTAR, por lo que es sumamente importante evaluar este agua periódicamente. Se puede decir que el proceso realizado en la PTAR es eficiente ya que la disminución de DBO y DQO es bastante notable, a pesar que mediante análisis como los dados en el laboratorio el fluido que ingresa contiene una alta carga orgánica, aun así no se puede destinar para el consumo de la comunidad universitaria, pues para esto deberá pasar por un proceso de potabilización y cumplir otros parámetros exigidos por la ley. ● Al realizar la relación de DQO/DBO para la muestra tomada a la entrada (relación de biodegradabilidad) se obtiene un valor de 1,793 y para la muestra tomada a la salida se obtuvo un valor de 3,799, dados estos valores, se puede concluir que el agua es un efluente biodegradable, es decir, que se adaptan a un tratamiento biológico; ya que en general, valores por debajo de 0,2 se consideran bajos, mientras que superiores a 0,4 se corresponden con una buena biodegradabilidad. REFERENCIAS. ● EOYM, C. d. (20 de 09 de 2013). SISTEMA DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES DOMÉSTICAS - PTAR. ● ¿Cómo estamos? - Campus sostenible. https://campussostenible.org/como- estamos/ ● Cisterna Osorio Pedro. Determinación de la relación DQO/DBO5 en aguas residuales de comunas con población menor a 25.000 habitantes en la VIII región. Tomado de http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/chile 13/trab-12.pdf ● MVOTMA-DINAMA. 2015. INDICADORES AMBIENTALES. Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO5). Tomado de https://www.dinama.gub.uy/indicadores_a mbientales/ficha/oan-demanda- bioquimica-de-oxigeno/ ● MINISTERIO DE AMBIENTE Y DESARROLLO SOSTENIBLE.(2015) . RESOLUCIÓN 631 DE 2015. Tomado de https://docs.supersalud.gov.co/PortalWeb/ Juridica/OtraNormativa/R_MADS_0631_ 2015.pdf ● kasetsu Nihon . DBO y DQO para caracterizar aguas residuales. Tomado de http://nihonkasetsu.com/es/dbo-y-dqo- para-caracterizar-aguas-residuales/ https://campussostenible.org/como-estamos/ https://campussostenible.org/como-estamos/ http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/chile13/trab-12.pdf http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/chile13/trab-12.pdf https://www.dinama.gub.uy/indicadores_ambientales/ficha/oan-demanda-bioquimica-de-oxigeno/ https://www.dinama.gub.uy/indicadores_ambientales/ficha/oan-demanda-bioquimica-de-oxigeno/ https://www.dinama.gub.uy/indicadores_ambientales/ficha/oan-demanda-bioquimica-de-oxigeno/
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