DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (ANÁLISIS DE AGUA DE LA LAGUNA L AGUNA DE OXIDACION DE CODAZZI-CESAR)
JOSE GABRIEL BURGOS GALVIS EFRAIN ANDRES SOSA OSPINA KEILA LIZETH PUENTES RUIZ LINEY CAROLINA PETRO MACHUCA NEIRA MARIA GUERRA BALOYES
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLÓGIAS PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA VALLEDUPAR (CESAR) 2016
DETERMINACIÓN DE LA DEMANDA QUÍMICA DE OXÍGENO (ANÁLISIS DE AGUA DE LA LAGUNA DE OXIDACION DE CODAZZI-CESAR)
JOSE GABRIEL BURGOS GALVIS EFRAIN ANDRES SOSA OSPINA KEILA LIZETH PUENTES RUIZ LINEY CAROLINA PETRO MACHUCA NEIRA MARIA GUERRA BALOYES
INFORME DE LABORATORIO
WALNER LOPEZ MENA
UNIVERSIDAD POPULAR DEL CESAR FACULTAD DE INGENIERÍAS Y TECNOLÓGIAS PROGRAMA DE INGENIERÍA AMBIENTAL Y SANITARIA VALLEDUPAR (CESAR) 2016
1. INTRODUCCION La Demanda Química de Oxígeno (DQO) determina la cantidad de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica en una muestra de agua, bajo condiciones específicas de agente oxidante, temperatura y tiempo. Las sustancias orgánicas e inorgánicas oxidables presentes en la muestra, se oxidan mediante reflujo cerrado en solución fuertemente ácida (H2SO4) con un exceso de dicromato de potasio (K2Cr2O7) en presencia de sulfato de plata (Ag2SO4) que actúa como agente catalizador, y de sulfato mercúrico (HgSO4) adicionado para eliminar la interferencia de los cloruros. Después de la digestión, el K2Cr2O7 remanente se titula con sulfato ferroso amoniacal para determinar la cantidad de K2Cr2O7 consumido. La materia orgánica se calcula en términos de oxígeno equivalente. Para muestras de un origen específico, la DQO se puede relacionar empíricamente con la DBO, el carbono orgánico o la materia orgánica. El método es aplicable a aguas superficiales y residuales, usando el dicromato de 0,025 N en un rango de 2.0 mg O2/L a 100 mg O2/L, usando el dicromato de 0,10 N en un rango de 10 mg O2/L a 450 mg O2/L y con el dicromato de 0,25 N tiene un intervalo de lectura de 10 mg O2/L a 1000 mg O2/L.
2. OBJETIVOS 2.1 OBJETIVO GENERAL Determinar la Demanda Química de Oxígeno (DQO) en la entrada y salida de una laguna de oxidación en instalaciones de un matadero analizado por estudiantes de la Universidad Popular del Cesar.
2.2 OBJETIVOS ESPECIFICOS
Analizar y conocer el proceso de la demanda química de oxígeno. Calcular la Demanda Química de Oxigeno para cada muestra tomada
3. MARCO TEORICO La (DQO) es un parámetro que mide la cantidad desustancias susceptibles de ser oxidadas por medios químicos que hay disueltas o en suspensión en una muestra líquida. Se utiliza para medir el grado de contaminación y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mgO2/l). Aunque este método pretende medir principalmente la concentración de materia orgánica, sufre interferencias por la presencia de sustancias inorgánicas susceptibles de ser oxidadas (sulfuros, sulfitos, yoduros...), que también se reflejan en la medida. Es un método aplicable en aguas continentales (ríos, lagos o acuíferos), aguas negras, aguas pluviales o agua de cualquier otra procedencia que pueda contener una cantidad apreciable de materia orgánica 1. Este ensayo es muy útil para la apreciación del funcionamiento de las estaciones depuradoras. No es aplicable, sin embargo, a las aguas potables, ya que al tener un contenido tan bajo de materia oxidable la precisión del método no sería adecuada. En este caso se utiliza el método de oxidabilidad con permanganato potásico. La DQO varía en función de las características de las materias presentes, de sus proporciones respectivas, de sus posibilidades de oxidación y de otras variables. Es por esto que la reproductividad de los resultados y su interpretación no pueden ser satisfechas más que en condiciones de metodología de ensayo bien definida y estrictamente respetada.
1
Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial – República de Colombia. DEMANDA QUÌMICA DE OXÌGENO POR REFLUJO CERRADO Y VOLUMETRÌA
4. RESUMEN Para la observación de esta práctica, fue necesario acudir al laboratorio de ambiental ubicado en el 4 piso en la cual procedimos a ver una parte de la experiencia que realizaban unos alumnos de la carrera ingeniería ambiental y sanitaria la cual se trató sobre el tiempo de retención óptimo de aguas residuales de la Laguna de Oxidación del Matadero Municipal de Codazzi, la cual se tomaron las muestras puntuales a la entrada y la salida de esta laguna, estas muestras fueron transportadas al laboratorio de la universidad popular del cesar en donde cuenta con algunos equipos, reactivos y materiales para determinar la demanda química de oxígeno. Fueron necesarios las siguientes soluciones y equipos:
Solución:
RAS Acido Sulfurico (97%), Trazas de Sulfato de Plata (3%). preparado con 2 días de anticipación. Dicromato de Potasio
FAS: Sulfato de Amonio Ferroso a 0.083 Mol Ferroina Agua Destilada Agua Residual de la Laguna de Oxidación del Matadero Municipal de Codazzi
MATERIALES Y EQUIPOS
Horno precalentado a 150°C Cristalería, matraces, pipetas, bureta, papel absorbente 6 tubos para digestión, 3 para afluente y 3 para efluente
4. APLICACIONES El método DQO se usa a menudo para medir los contaminantes en las aguas naturales y residuales y para evaluar la fuerza de desechos tales como aguas residuales municipales e industriales. El método DQO se usa también en aplicaciones en centrales eléctricas, industria química, industria papelera, lavanderías, estudios medioambientales y educación general. En las plantas potabilizadoras de agua, los valores DQO deberán ser inferiores a 10 mg/l O2 al final del ciclo de tratamiento 2. En general El método DQO se usa como indicador de la presencia de contaminantes en aguas naturales y aguas residuales tanto industrial como civil. Se utiliza para monitorizar la eficiencia de los procesos de depuración en las instalaciones de tratamiento de los vertidos: el valor de DQO se mide tanto en el agua de entrada como de salida. La eficiencia del proceso de tratamiento se expresa normalmente como DQO Eliminado, en forma de porcentaje de la materia orgánica purificada durante el ciclo
2
Artículos Técnicos, Hanna Instruments. Demanda Química De Oxigeno.
5. PROCEDIMIENTO Para la observación y análisis de este laboratorio fue necesario acudir a las instalaciones del laboratorio de la universidad popular del cesar ubicado en el 4to piso, como primera instancia fue necesario que todos los estudiantes que iban a ingresar a este laboratorio contaran con una, el lavado previo de los tubos de digestión con una solución de ácido sulfúrico al es fundamental para eliminar cualquier traza de materia orgánica que pueda afectar el resultado real. Se seleccionaron para la entrada un tubo para valorar del blancos (B1) y 2 tubos para valorar la entrada (A1, A2). Para la salida se seleccionó un tubo para el blanco (B2) y dos tubos para la salida (S1, S2). Se agregaron 2,5 ml de agua destilada a los tubos B1 y B2, luego se tomaron 5 ml de la muestra de la entrada y se agregaron 2,5 ml a los tubos A1 y A2, luego se tomaron 5 ml de la muestra de salida y se agregaron 2,5 ml a los tubos S1 y S2. Seguidamente se agregó por igual a todos los tubos, 1,5 ml de solución digestora y 3,5 ml de solución catalizadora, tornándose un color amarillo. Luego se transportaron los tubos hacia el horno precalentado donde se sometieron a digestión durante 2 horas a 150°C. Luego del proceso de digestión durante dos horas, se procedió a retirar los tubos con la muestra del horno, se esperó hasta que se colocara a temperatura ambiente. Se procedió hacer proceso de titulación para cada tubo, utilizando la Ferroina como solución indicadora, la cual solo se agregaron dos gotas a cada solución de los tubos. Y se utilizó el FAS como solución titulante. Cada tubo con la solución fue vertido en un beaker y se agregaron dos gotas de la solución indicadora ferroina antes dicha, se notó el cambio de color cuando se le agrego esta solución tomando un contraste o color verde, seguidamente se empezó a realizar la titulación con FAS gota a gota hasta que cambiara a un color rojizo. Se hizo lo mismo para cada tubo de ensayo la respectiva titulación.
Datos del consumo del FAS en los distintos tubos de ensayo con sus muestras incluyendo el Blanco.
Tabla1. C o n s u m o d e F A S p a r a c a d a t u b o A f l u e n t e TUBO CONSUMO FAS PROMEDIO (ML) (ML) 3,40 3,4 B1 2,10 A1 1,85 1,60 A2 Tabla2. C o n s u m o d e F A S p a r a c a d a t u b o E f l u e n t e TUBO CONSUMO FAS PROMEDIO (ML) (ML) 2,10 2,10 B2 1,90 E1 1,85 1,80 E2
6. CALCULOS Una vez se obtuvieron los datos de la titulación se hicieron los cálculos utilizando la siguiente ecuación:
Dónde:
( )
A= ml de FAS utilizados para el blanco B= ml de FAS utilizados para la muestra M= molaridad del FAS
NOTA: se hizo un factor de dilución de 2, ya que hay mucha carga orgánica, entonces debido a esto, se procede a diluir varias veces la muestra para bajar el contenido de carga organiza presente, mezclando el agua residual con agua destilada. Fd = 2
CALCULO DQO ENTRADA (AFLUENTE) Promedio de la muestra A1 y A2 Consumo del FAS A1 = 2,10 ml Consumo del FAS A2 = 1,60 ml Fd = 2 Promedio =
= 1,85 ml
Consumo FAS Blanco = 3,40 ml FAS utilizado, Promedio muestra = 1,85 ml Molaridad FAS = 0,083 Ml de muestra = 2,5 ml
()
( )
( )
O2
CALCULO DQO SALIDA (EFLUENTE) Promedio de la muestra E1 y E2 Consumo del FAS E1 = 1,90ml Consumo del FAS E2 = 1,80 ml Fd = 2 Promedio =
= 1,85 ml
Consumo FAS Blanco = 2,10 ml FAS utilizado, Promedio muestra = 1,85 ml Molaridad FAS = 0,083 Ml de muestra = 2,5 ml ()
( )
()
O2
7. EFICIENCIA DE REMOCION La eficiencia de remoción de carga contaminante en un sistema de tratamiento de aguas residuales viene dada por: E = (S0 - S) / S 0 x 100 Dónde: E: Eficiencia de remoción del sistema, o de uno de sus componentes [%] S: Carga contaminante de salida S0: Carga contaminante de entrada
E=
()
x 100 = 84%
DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO mg/L 900 800
Eficiencia de Remoción = 84% 823,4
700 600 500
ENTRADA
400
SALIDA
300 200 100
132,8
0 ENTRADA
SALIDA
Se puede observar una remoción de materia orgánica importante y considerable del 84%
8. ANALISIS DE RESULTADOS El consumo de FAS es mayor en el blanco que en las demás muestras, por lo tanto el dicromato que permanece en la solución es mayor, es decir, que el consumo de FAS es inversamente proporcional a la demanda química de oxígeno. Es muy notorio la actividad microbiológica en esta laguna de oxidación ubicada en Codazzi cesar, dado que se presenta una remoción del 84%% de DQO lo cual muestra un importante consumo por parte de los microorganismos al degradar toda es materia orgánica presente.
9. CAUSAS DE ERROR Ciertos compuestos no son susceptibles a la oxidación dentro de las condiciones de la prueba de la demanda química de oxígeno (DQO). Substancias inorgánicas como los iones ferrosos, sulfuros, sulfitos y tiosulfatos son oxidados bajo ciertas condiciones creando una DQO inorgánica, la cual interfiere cuando se estima el contenido orgánico del agua residual. Se debe preferiblemente colectar las muestras dentro de recipientes de vidrio, los recipientes de plástico pueden usarse si están libres de contaminación de materia orgánica. Deben analizarse las muestras inmediatamente después de su recolección; si no es posible, se preservan con 2 mL de H2SO4 concentrado por litro de muestra a pH menor a 2 y se refrigera a 4º máximo 28 días.
Cuando se agregan cantidades significativas de preservador, se debe hacer una corrección de ácido extra. Ya que se podría ocasionar una lectura errónea durante el proceso de la práctica cuando se apliquen todos los procesos. Para muestras de agua residual, con alta DQO, hacer diluciones en matraces volumétricos, con el fin de reducir los errores inherentes a mediciones de pequeños volúmenes. Si no se hace esto, podría afectar las medidas por la gran cantidad de materia orgánica presente.
10. CONCLUSIONES
La turbiedad es un parámetro que está relacionado con la demanda química de oxígeno. Dentro de los resultados obtenidos en la experiencia observada, Se pudo analizar una remoción de materia orgánica importante y considerable del 84% en la salida de la laguna de oxidación del municipio de Codazzi Existen numerosos factores que afectan la prueba de la DBO, entre ellos la relación de la materia orgánica soluble a la materia orgánica suspendida, los sólidos sedimentables, los flotables, la presencia de hierro en su forma oxidada o reducida, la presencia de compuestos azufrados, peroxido, cloro y las aguas no bien mezcladas. El volumen de FAS gastado en la titulación del blanco fue mayor que el volumen del FAS utilizado para las muestras de estudio.
ANEXOS
Ilustración 1 Materiales y Reactivos Utilizados
Ilustración 2 Muestra de Dicromato
Ilustración 3 Lavado de equipos con agua destilada
Ilustración 1 Muestras Procesadas
Ilustración 6 Proceso de Titulación
Ilustración 5 Muestra con Ferroina
Ilustración 7 Resultado de la titulación con FAS
