LABORATORIO Nº Quispe Roue, Jose!na "i#anco $erna, %arina 1
Curso: Contaminación de aguas Escobar Mendoza, Jessica Universidad $ntegrantes Nacional Agraria La Molina
MendozaRosemary Mauricio,Vela Patricia Profesora: Vela Car dich Cardich
Tema: eterminación de la ecuación cin!tica de la "# en aguas residuales
Determinación de la Demanda Bioquímica de Oxígeno
&'1()II
Demanda Bioquímica de Oxígeno
2
Demanda Bioquímica de Oxígeno
Índice Introducción Objetivos Materiales y métodos Resultados Discusiones Conclusiones y recomendaciones Bibliografía Aneos
Introducción
3
Demanda Bioquímica de Oxígeno
!a demanda bio"uímica de oígeno #DBO$ es una %rueba usada %ara la determinación de los re"uerimientos de oígeno %ara la degradación bio"uímica de la materia org&nica en aguas residuales de distintos orígenes' su a%licación %ermite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuer%os rece%tores( !os datos de la %rueba de la DBO se utili)an en ingeniería %ara dise*ar las %lantas de tratamiento de aguas residuales( !a %rueba de la DBO es un %rocedimiento e%erimental+ ti%o bioensayo+ "ue mide el oígeno re"uerido %or los organismos en sus %rocesos metabólicos al consumir la materia org&nica %resente en las aguas residuales o naturales( !as condiciones est&ndar del ensay ensayo o incluy incluyen en incuba incubació ción n en la oscur oscurida idad d a ,-.C ,-.C %or un tiem%o tiem%o determ determina inado( do( !as condiciones naturales de tem%eratura+ %oblación biológica+ movimiento del agua+ lu) solar y la concentración de oígeno no %ueden ser re%roducidas en el laboratorio( !os resultados obteni obtenidos dos deben deben tomar tomar en cuent cuenta a los factor factores es anteri anteriore oress %ara %ara lograr lograr una adecu adecuada ada inter%retación( !as muestras de agua residual o una dilución conveniente de las mismas+ se incubaran %or /- días a ,-.C en la oscuridad( !a disminución de la concentración de oígeno disuelto #OD$+ medida %or el %rocedimiento est&ndar 0ac1+ durante el %eriodo de incubación+ %roduce una curva de la DBO+ "ue ser& anali)ada(
LABORATORIO Nº 1 DETERMINACIÓN DE LA L A DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO
4
Demanda Bioquímica de Oxígeno
I
OB!ETI"O#
GENERAL
Determinar la ecuación cinética de la Demanda Bio"uímica de Oígeno #DBO$ en mg2! %ara dos muestras de agua residual %roveniente del reactor anaerobio de la granja de %orcinos de la 34A!M(
E#$ECÍ%ICO#
Determinar la constante cinética #5$ en días 6/ y la DBO infinita #! -$ en mg2! %ara ambas muestras de agua residual(
II
Com%arar la curva cinética de la DBO de ambas muestras(
MATERIALE# & M'TODO# II1
M(teri()e*+ e,ui-o . re(cti/o*0 Botella de BOD7RAC8 II 9robeta graduada :iola 9i%eta 9iceta ;s%&tula Barra agitadora 6 7a%ón 1ermético 6 BOD7RAC8 II 6 Incubadora 6 0idróido de %otasio #, com%rimidos$ 6
II2
$rocedi3iento 6 II21 E4-eri3ent()0 Recolección de la muestra en la entrada y salida del =Reactor anaerobio %ara tratamiento de aguas residuales de efluentes %rovenientes de 6
%orcinos> ? 34A!M( 7omando en cuenta "ue la muestra de salida del reactor tiene una valor a%roimado %ara la DBO@ de @- mg2l+ se diluyo @ ml( de esta en @- ml de agua destilada #volumen final @ ml( y factor de dilución ,(//$+ dilución
5
Demanda Bioquímica de Oxígeno
1ec1a en base a la tabla 4. + %ara el c&lculo de volEmenes de
=9rocedimiento est&ndar 0atc1>( ;n caso de la muestra de entrada se consideró una DBO@ a%roimada de ,--- mg2!(+ %or ello %rimero se 1ace una dilución de ,- en /--+ es decir se tomó ,- ml( de la muestra con una %i%eta y se colocó en la fiola de /-ml( luego se enraso con agua destilada+ %or Eltimo se %rocedió a 1acer la
misma dilución "ue %ara el agua de salida #factor de dilución ,(//$( Cada una de las diluciones #entrada y salida$ se vacían a las botellas de
BOD7ra5 II( 9onemos una barra agitadora en cada botella(
ta%ón 1ermético+ %ara absorber el CO,(
DBOc 367L 8 DBO 367L 9)ectur( de in*tru3ento: ; <(ctor de
di)ución 6
Determinar la ecuación de regresiónF
[ ] 2
6
6
DBOt
]
3
−1
=
( L 0∗ K )
3
3
K
+
1
6∗ L 0
t
3
6 0allar los valores de 8 y !- con las siguientes formulasF 6
6
[
t
1
K =
6∗b
a
1 L 0= 3 K ∗a
6 Calcular los valores de la DBOt #mg2!$ con la ecuación siguienteF 6 DBOt = L 0 ( 1−e− ) 6 Graficar la curva %ara la DBOt #mg2!$( 6 Kt
6
III
RE#ULTADO# 6 III1 C()cu)o de )( con*t(nte de )( /e)ocid(d 9=: . DBO in:0
6
Demanda Bioquímica de Oxígeno
6
TABLA Nº 1* "ARIABLE+ PARA EL $AL$LO -E % . L' EN LA+ A/A+ RE+I-ALE+ -E ENTRA-A
6
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6 6 :3;47;F ;!ABORACIH4 9RO9IA ;n la tabla 4. / se a%recian los datos resumidos de las variables
determinadas en el laboratorio+ el detalle se muestra en A4;O<(
7
Demanda Bioquímica de Oxígeno
GRA%ICO Nº 10 DETERMINACIÓN DE LA ECUACIÓN DE REGRE#IÓN $ARA CALCULAR = & L> EN LA# AGUA# RE#IDUALE# DE ENTRADA
6
016 014 !"x# $ 001x % 008 012 &' $ 088 01
0t-BOt2314 008 006 004 002 0 0
1
2
3
4
5
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9
10
dias
6 6 6 6
:3;47;F ;!ABORACIH4 9RO9IA ;n la tabla 4. / y gr&fico 4. / se %resentan las variables res%ectivas %ara
determinar la constante de velocidad y la DBO infinita+ los valores 1allados fueronF K = 0,505 y L0 = 4508,599, estos c&lculos se 1icieron en base a la ecuación de regresión lineal #y J -+-- K -+-L$ %or ser el "ue mejor se ajusta a la dis%ersión de los valores medidos con el e"ui%o( 6
TABLA Nº &* "ARIABLE+ PARA EL $AL$LO -E % . L' EN LA+ A/A+ RE+I-ALE+ -E +ALI-A
6 6 6 6 6 6 6
6 6 6 6 6 6 6
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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6
6
6 6 6 6
6
:3;47;F ;!ABORACIO4 9RO9IA ;n la tabla n. , se %resenta los datos resumidos de los 1allados en el
laboratorio el detalle se muestra en los A4;O<( 6 /RA5I$O Nº &* -ETERMINA$I6N -E LA E$A$I6N -E RE/RE+I6N PARA $AL$LAR % . L' EN LA+ A/A+ RE+I-ALE+ -E +ALI-A 025 !"x# $ 001x % 012 02 &' $ 088
015
0t-BOt2314 01
005
0 0
1
2
3
4
5
6
7
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10
dias
6 6
:3;47;F ;!ABORACIO4
9RO9IA 6 6 ;n la tabla 4. , y gr&fico 4. , se observan las variables res%ectivas %ara determinar la constante de velocidad y la DBO infinita+ los valores 1allados fueronF K = 0,534 y L0 = 1018,94 (mg/L), estos c&lculos se 1icieron en base a la ecuación de regresión lineal #y J -+-/- K -+/,,@$ %or ser el "ue mejor se ajusta a la dis%ersión de los valores medidos con el e"ui%o y tiene un R, igual a -+,/+ lo cual re%resenta el grado "ue la variable #tiem%o$ e%lica la variable N( 6 6 6 6 6
9
Demanda Bioquímica de Oxígeno
6 6 6 6 6
III2 Deter3in(ción de )( cur/( de )( DBOt 9367L:0 6
TABLA Nº 4* RE+MEN -E RE+LTA-O+ -E -BOt 078L2 PARA LA+ A/A+ RE+I-ALE+ -E ENTRA-A 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
:3;47;F ;!ABORACIH4 9RO9IA
;n la tabla n. + se ve los datos resumidos de la DBOt #mg2!$ 1allada con la
ecuación general+ el detalle se muestra en los A4;O<+ se %uede observar "ue los valores mínimos y m&imos son /L+/@ mg2! y L+L mg2! res%ectivamente(
10
Demanda Bioquímica de Oxígeno
6
GRA%ICO Nº ?0 CUR"A DE "ARIACIÓN DE LA DBO 9367L: $ARA LA# AGUA# RE#IDUALE# DE ENTRADA 5000 4500 4000 3500 3000
-BO 078L2 2500 2000 1500 1000 500 0 0
1
2
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5
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10
d9as
6 6
6
:3;47;F ;!ABORACIH4 9RO9IA
;n el gr&fico 4. + se visuali)a mejor la tendencia de DBOt #mg2!$ %ara las aguas
residuales de entrada+ observando el crecimiento e%onencial en un %rimer instante %róimamente 1asta el día 6 @+ luego se ve la tendencia 1acia a un valor constante y asintótico 1acia el valor @-- mg2! a%ro(
11
Demanda Bioquímica de Oxígeno
6
4500 4000 3500 3000 2500
-BO 078L2 2000 1500 1000 500 0 0
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Tie7po 0d9as2
GRA%ICO Nº @0 CUR"A DE "ARIACIÓN REAL DE LA DBO 9367L: $ARA LA# AGUA# RE#IDUALE# DE ENTRADA 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6
:3;47;F ;!ABORACIO4 9RO9IA
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
dirección+ siguiendo creciendo %oco a %oco 1asta el final+ no observ&ndose un com%ortamiento asintótico( 6
TABLA Nº @0 RE#UMEN DE RE#ULTADO# DE DBOt 9367L: $ARA EL AGUA RE#IDUAL DE #ALIDA
6 6
6
6 6
6 6 !a tabla 4. muestra el
6
resumen de DBOt teórica #mg2!$+
siendo /-/+-@ #mg2!$ el
valor m&s alto+ si se com%aran
con los datos de la tabla 4.
+ se observan "ue los valores
son muc1o menores %ara es%erado des%ués de un
6
este
Eltimo+
siendo
esto
lo
tratamiento de aguas residuales(
6 6 6 6 6 6 6
6
6
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
6
GRA%ICO Nº 0 CUR"A DE "ARIACIÓN DE DBOt 9367L: $ARA LA# AGUA# RE#IDUALE# DE #ALIDA 120000 100000 80000
-BO 078L2
60000 40000 20000 000 0
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dias
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:3;47;F ;!ABORACIO4 9RO9IA
6 9ara el caso del grafico n. @+ se ve una tendencia similar al grafico n. + la de una curva con crecimiento inicial e%onencial y luego con una curva asintótica al m&imo valor de DBO #mg2!$ 6 6 6 6 6 6 6 6
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
6
GRA%ICO Nº 0 CUR"A DE "ARIACIÓN REAL DE DBOt 9367L: $ARA LA# AGUA# RE#IDUALE# DE #ALIDA 1000 900 800 700 600
-BO 078L2
500 400 300 200 100 0 0
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Tie7po 0d9as2
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:3;47;F ;!ABORACIO4 9RO9IA
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
6 De igual forma "ue en la muestra de entrada+ el com%ortamiento real de la curva de DBO+ %ara la muestra de salida+ es un %oco diferente al teórico+ como se observa en el gr&fico + donde en el día la dirección de la curva cambia notablemente( 6 ;l grafico n. L fue elaborado %ara com%arar las curvas de DBO teóricas de las aguas residuales tratada #salida$ versus las aguas no tratadas #entrada$' aun"ue ambos tienen la misma tendencia se ve "ue la curva %ara la DBOt #mg2!$ de aguas de salida se estabili)an con mayor ra%ide) 1aciéndose asintótica 1acia los /--- mg2!( 7ambién mencionar "ue el valor de 8entrada #-+@-@$ es ligeramente menor "ue la 8 salida #-+@$' así mismo el valor de la DBO infinito o !- entrada #@-+@ mg2!$ es mayor "ue la !- salida #/-/+ mg2!$( 6 6 6 6 6 6 6 6
6
GRA%ICO Nº 0 CUR"A# COM$ARATI"A# DE LA DBOt 9367L: $ARA AMBA# MUE#TRA#
6 6 6 6
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
6
6
I"
6 6 6 6 :3;47;F ;!ABORACIH4 9RO9IA 6 6 6
DI#CU#IONE# 6 I"1 Di
Con res%ecto a las diferencias entre las curvas de DBO teóricas y las reales
observadas en los resultados+ Ron)ano Da%ena #,--,$ afirman "ue una curva de DBO es en realidad muc1o m&s com%leja "ue la resultante de la ecuación general( ;n realidad+ la curva de DBO es la resultante de dos reacciones %rinci%alesF 6 A. Síntesis bacteriana A %artir de las materias org&nicas degradables( Generalmente se com%leta en / ó , días( 6 !. "recimient# $e bacterias F 3tili)ando la biomasa sinteti)ada anteriormente como sustrato( 6
I)u*tr(ción 1 Ee3-)o de cur/( re() de DBO 9%uente0 Ron(no F D(-en( 2>>2: 6 6
4ormalmente+ entre las dos reacciones 1ay una cierta %arada+ y así la curva
%resenta una =%ausa>+ la duración de la %ausa y+ algunas veces+ su ausencia de%enden de un cierto nEmero de factoresF ti%o y concentración de las bacterias en el agua+ concentración de la materia org&nica+ in1ibidores+ %0+ etc( 6 ;n la ilustración /+ se ve "ue la curva real difiere considerablemente de la re%resentada %or la curva teórica+ algunas veces %uede interferir la nitrificación( 6
I"2 C()cu)o de )( con*t(nte de )( /e)ocid(d 9=: . DBO in:0
Con*t(nte de )( /e)ocid(d 9=:
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
6 4ormalmente el ejercicio de la DBO es una reacción de %rimer orden+ en la cual el ritmo de oidación es %ro%orcional a la materia org&nica oidable restante+ y una ve) "ue se 1a formado una %oblación adecuada de microorganismos+ la velocidad de reacción est& controlada solo %or la cantidad de alimento dis%onible( 6
dL dt
=−kL
6 Donde ! es la concentración de la materia org&nica en el tiem%o y 5 es la constante de biodegradación o velocidad+ este mide el grado de estabilidad bio"uímica en la reacción( #Ramos et a%.' ,--$ 6 !os valores de & varían a%reciablemente entre los diferentes materiales de desec1o( !a variación en los valores de 5 da lugar a muc1a es%eculación acerca de la ra)ón de estas diferencias en la velocidad de la reacción( ;isten dos factores de gran im%ortanciaF #/$ la naturale)a de la materia org&nica+ y #,$ la ca%acidad de los organismos %resentes %ara utili)ar la materia org&nica( #
DBO in: 6 De acuerdo a los resultados obtenidos en el ensayo se observó "ue la DBO infinita %ara el efluente de entrada al reactor anaerobio tiene un valor de !-J @-+@ mg2!( ( !a cantidad de ecretas "ue %roduce un cerdo %uede de%ender de varios factores+ entre ellos la edad del animal+ su madure) fisiológica+ la cantidad y calidad del alimento consumido+ la cantidad de agua consumida y el clima+ entre otros( !as ecretas %orcinas tienen un alto contenido de materia org&nica biodegradable #a%roimadamente @@Q$ y un gran nEmero de elementos contaminantes entre los "ue destacanF %atógenos+ nitrógeno y minerales como el cobre+ )inc y arsénico(
18
Demanda Bioquímica de Oxígeno
6 6 Con res%ecto a !- %ara el efluente de salida al reactor anaerobio se determinó "ue tiene un valor de /-/+ mg2!+ lógicamente un valor menor "ue el de entrada( ;sto %odría com%ararse con el estudio de *sca%ante y A%arc+n (000) donde se también determinó "ue efluente de %orcinos "ue salió de la laguna anaerobia en estudio %resentó una menor concentración de DBO #/ mg2l$ constituyendo una eficiencia de remoción alcan)ada %ara éste %ar&metro del -Q( ;n general las tecnologías de tratamiento actuales no son suficientes %ara %roducir efluentes de %urines "ue %ermitan minimi)ar los im%actos ambientales( 9or las altas concentraciones de Materia Org&nica "ue %oseen los %urines de cerdo se llega a "ue el ti%o de tratamiento m&s utili)ado en éstos son los del ti%o anaeróbico # !e%m#nte et a% (+ ,--$( 6 6 Dic1a diferencia en los valores de DBO se asemejan a la investigación reali)ada %or L+-e (009) donde las aguas residuales %rovenientes de la cría intensiva de cerdos
#%urines$ "ue estudió %resentaron un valor de DBO %romedio de /-L@@ mg2! sin tratamiento con biodigestor y ,/- mg2! luego de un tratamiento con biodigestor anaeróbico( 6 6 ;s im%ortante recordar "ue los valores de DBO obtenidos re%resentan Enicamente una a%roimación al %otencial real "ue eiste en el cuer%o de agua %ara la utili)ación de oígeno %or la actividad microbiana( Como se*alan r#c# (008) y "a%$er+n (199 $+ las condiciones naturales a las "ue se encuentra el cuer%o de agua a anali)ar no son re%roducibles en el laboratorio+ %or lo "ue 1abr& "ue anali)ar los valores obtenidos con cautela+ ya "ue la de%leción de oígeno causada %or el uso de éste en la oidación de materia org&nica %uede causar muc1os %roblemas en cual"uier ecosistema acu&tico(
6 I"? Deter3in(ción de )( cur/( de )( DBOt 9367L:0 6
9ara determinar la curva de la DBO t #mg2!$ se utili)o la ecuación #/$+
91:
;sta e%resión+ como lo se*ala Gil #,--$ se ajusta bien %ara la mayoría de
aguas residuales y las constantes DBOu
y 8 se calculan %or ajuste de la
evolución de los datos de la DBO %or mínimos cuadrados( !a ecuación #/$ es resultado de integrar la ecuación #,$ 6
#,$
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
6 6
Gil #,--$ se*ala+ "ue
la variación tem%oral de la DBO se considera de %rimer grado+ con tendencia a "ue la DBO alcance a tiem%o infinito la DBOu+ como se e%resa en la ecuación #,$(
"
CONCLU#ION;# 6
!as curvas reales de DBO son m&s com%lejas "ue las teóricas+ la concentración de las bacterias en el agua y la concentración de la materia org&nica influyen en
las variaciones de la curva real( !as constantes de velocidad de ambas muestras son similares+ con %e"ue*as
diferencias %or la cantidad de materia org&nica y microorganismos entre ellas( !a DBO infinita %ara la muestra de salida es menor com%arada a la muestra de entrada del reactor anerobio debido a la eficiencia del tratamiento(
"I
6 6 6 6 RECOMENDACIONE# 6
%orcinos en la 3niversidad( ;s im%ortante reali)ar la caracteri)ación del agua residual a tratar+ con el fin de conocer "ue sustancias se encuentran %resentes
"II
6 BIBLIOGRA%ÍA
B;!MO47; M(+ RODRSG3;T D(C(+ 0
CA!D;RH4+ t#$#s $e an%isis 2 Agas + /L+ dis%onible en la PebF tt-//.$rca%$er#n%abs.c#m/et#$#s/Ana%isis67e6Agas/7eterminaci#n6$e6 7!5.tm
20
Demanda Bioquímica de Oxígeno
;
!agunas
de
7ratamiento de ;fluentes 9orcícolas en
;stabili)ación(
Méico(
Dis%onible
en
la
PebF
tt-//.cia-.#rg.ar/cia-/Siti#/ateria%es/;n#0$e0e%entes.-$
GI!+ M( #,-$ "%c%#s A
!H9;T+ C( #,--$( #$e%aci+n $e :r#ces#s $e ratamient# $e :rines $e "er$#(
3niversidad
de
C1ile(
Dis%onible
en
la
PebF
1tt%F22re%ositorio(uc1ile(cl2tesis2uc1ile2,--2lo%e)Vc2sources2lo%e)Vc(%df
OROTCO' 9WR;T' 4I;U;<' et al( #,--$( "#ntaminaci+n Ambienta%. ?na
RAMO<+ R' <;9X!U;DA+ R( UI!!A!OBO<+ :( #,--$ *% aga en e% me$i#
ambiente. estre# y an%isis. 9la)a y Ualdes ;ditores( Méico RO4TA4O+ ;( DA9;4A+ Y( !( #,--,$ ratamient# bi#%+gic# $e %as agas resi$a%es ( ;diciones Día) de
"III
6 6 6 6 ANEXO# 6
ANEXO Nº 10 RE#ULTADO# DE LA DBOt 9367L: $ARA AGUA# RE#IDUALE# DE ENTRADA
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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ANEXO Nº 20 RE#ULTADO DE LA DBOt 9367L: $ARA AGUA# RE#IDUALE# DE #ALIDA
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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Demanda Bioquímica de Oxígeno
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