Técnicas de Muestreo
Muestra instantánea o puntual : Sin tener en cuenta el caudal, se toma una muestra puntual para un instante dado. Este muestreo podría ser útil en el caso de que la carga de contaminantes de efluente sea relativamente constante y el caudal conocido.
Muestra compuesta: sin tener en cuenta el caudal, tomo una muestra cada X cantidad de tiempo, por ejemplo una muestra por hora. Este tipo de muestreo es útil cuando los caudales del efluente son relativamente constantes
Muestra compensada: tomo una muestra cada X cantidad de caudal, un ejemplo seria una muestra cada 10 metros cúbicos, si de repente la industria empieza a generar un caudal mayor se toman una mayor cantidad de muestras y viceversa, este muestreo es muy representativo en los casos en que se producen variaciones de caudal y de carga.
Características Físicas
Color
Temperatura
Olor
Turbidez
Sólidos
Sólidos totales (ST)
Sólidos sedimentables (S Sed)
Sólidos totales disueltos (STD)
Sólidos suspendidos (SS)
Sólidos volátiles y fijos
Color
Asociado al grado de reducción de la intensidad de la luz que la atraviesa
Presencia de sólidos disueltos (material en estado coloidal orgánico , sales de hierro y manganeso.
Determinado por comparación visual o espectrofotometría
Gris
Negro Efluente séptico
Efluente fresco
Habitualmente se debe a la formación de sulfuros metálicos
Temperatura
Efecto sobre la vida acuática
Aumento de la velocidad de descomposición de compuestos orgánicos
Disminución de la solubilidad de gases disueltos, ej: O 2
Temperatura óptima para la actividad bacteriana varia en el rango 25 a 35 0C
Olor
Asociado a la descomposición de materia orgánica (gas sulfhídrico, mercaptanos, amoniaco), presencia excesiva de algas o compuestos químicos, ej.: fenoles
Importancia relacionada con factores psicológicos más que con la salud humana, ej.: reducción del apetito, náuseas, interferencia en nuevas inversiones
Fracciones de Sólidos
Sólidos Totales (ST): residuo de evaporación con posterior secado en estufa a 105 0C hasta peso constante
Sólidos en Suspensión (SS): porción que queda retenida en filtro de fibra de vidrio o de policarbonato de 0,45 µm
Sólidos Disueltos (SD): obtenido por diferencia entre ST y SS Corresponde a materia disuelta y en estado coloidal, compuesta por iones y moléculas orgánicas e inorgánicas en solución
Sólidos Volátiles (SV): parte de sólidos (ST, SS y SD) perdida después de calcinación a 550 0C en mufla. Asociados a la materia orgánica
Sólidos Fijos (SF): residual después de calcinación a 550 0C. Asociados a la materia inorgánica
Sólidos Sedimentables (S. Sed.): sólidos en suspensión que sedimenta después de un cierto tiempo en cono Imhoff
Sólidos Sedimentables
Cono Imhoff 10 min 2 hs
Sólidos Suspendidos
Sólidos
Sólidos
Características Químicas
pH
Metales pesados
Aceites y grasas
Pequeñas cantidades de:
Agentes tensioactivos (detergentes)
Compuestos fenólicos
Pesticidas
Compuestos orgánicos volátiles (VOCs)
Gases Disueltos
N2 , O2 , CO2 , H2S, NH3 , CH4
Otros
Alcalinidad, sulfatos, cianuros, etc.
pH
Es una medida de la concentración del ión hidrogeno en agua
Interfiere en organismos que tienen estricto rango de supervivencia
Condiciona la precipitación y solubilidad de compuestos
Metales Pesados
Presentan efectos adversos a la salud
Son tóxicos para ecosistemas acuáticos
Interfieren en el tratamiento biológico
Pueden ser acumulados en organismos vivos, entrando en la cadena alimentaria
La precipitación química es la tecnología de tratamiento de efluentes mas empleada en forma de hidróxidos y sulfuros metálicos
La determinación analítica pode ser hecha por espectrometría de absorción atómica, fotometría de llama y métodos colorimétricos
Metales Pesados
Plomo: fabricación de baterías
Bario: extracción de bauxita (roca constituida por alúmina, oxido de hierro y sílice)
Cadmio: galvanoplastias
Arsénico: insecticidas, herbicidas, fungicidas, preservación de maderas
Cromo: galvanoplastias, curtiembres. La forma hexavalente es la m as tóxica
Mercurio: extracción de oro, producción de cloro y soda
Níquel: galvanoplastias
Zinc: galvanoplastias
Aceites y Grasas
Presentes en efluentes de industrias petroquímicas, aceites comestibles, lácteos, mataderos, etc.
Provocan obstrucción de colectoras, acumulación en aguas superficiales, dificultando los intercambios de gases con la atmósfera, y problemas estéticos en general.
Disminuyen el paso de la luz hacia la fase acuosa y pueden dispersarse sobre una extensa superficie
Sustancias Solubles en Éter Etílico
Las grasas y aceites se hallan entre los compuestos orgánicos de mayor estabilidad, y su descomposición por acción bacteriana no resulta sencilla, pero estos compuestos tienen una característica que simplifica su separación del agua que es su capacidad de flotar, por lo que permite su separación por métodos físicos.
El parámetro para medir grasas y aceites en un líquido es SSEE se expresa en mg/l y seria el peso seco de la materia extraída en el solvente Éter Etílico para un litro de muestra.
Detergentes
Poseen agentes secuestrantes, promotores de espumas, provocando los siguientes problemas:
Dificultad en la transferencia de oxígeno en tanques de aireación.
Inhibición en digestión anaeróbica
Mayor dosis de polielectrolitos en la deshidratación de barros
Ricos en fósforo Eutrofización de lagos
Efectos tóxicos en ecosistemas acuáticos
Compuestos Fenólicos
Presentes en aguas residuales de industrias químicas productoras de c olas, adhesivos, componentes eléctricos
Tóxicos a la salud humana, organismos acuáticos y microorganismos asociados al tratamiento biológico aeróbico y digestión anaeróbica
Forman cloro fenoles al reaccionar con cloro, problema al potabilizar el agua
Pueden ser removidos por oxidación química con Cl 2, H2O2, O3 y por absorción en carbón activado.
A bajas concentraciones puede usarse tratamiento biológico
Pesticidas y productos Qcos de uso agrícola
Pesticidas, plaguicidas, herbicidas son tóxicos para la mayoría de los organismos vivos
No son comúnmente encontrados en efluentes municipales, provienen de zonas de cultivo.
EPA ha identificado alrededor de 129 contaminantes prioritarios agrupados en 65 clases regulados por standares de vuelco
Seleccionados por su conocido o sospechado efecto carcinogénico, mutagénico, teratogénico o altamente tóxico
Su control exige tecnología analítica sofisticada, de costo elevado (cromatografía)
Oxigeno Disuelto (OD)
Requerido para la respiración de microorganismos aeróbicos y otras formas de vida
Ligeramente soluble en agua
Las fuentes de OD :
Difusión de la atmósfera
Oxigenación por el viento
Fotosíntesis de plantas acuáticas
Factores que afectan el OD
Temperatura
Actividad humana
Material orgánico en descomposición en el agua
Determinación de OD
Características Químicas
MATERIA ORGANICA : Consume oxígeno del agua, provoca olores y afecta la vida de los peces.
Principales componentes: C, H, O, N, S, P, Fe
Principales grupos de sustancias: – Proteínas (40 a 60%) Ej. Tejidos de la carne – Hidratos de carbono (25 a 50%) azúcares, almidones, celulosa y fibras de madera – Aceites y grasas (10%)
Medición de Materia Orgánica
DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO (DBO)
DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO (DQO)
CARBONO ORGANICO TOTAL (COT)
Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO)
Es un test estándar usado para determinar indirectamente el contenido de materia orgánica en una solución acuosa
Mide el cambio en la concentración de oxígeno disuelto causado por los microorganismos mientras degradan la materia orgánica.
APLICACIONES
Estimación de la cantidad de oxígeno necesario para estabilizar materia orgánica en forma biológica
Dimensionamiento de instalaciones de tratamiento
Medición de la eficiencia del tratamiento
Determinación del grado de cumplimiento de las normas de vuelco
Demanda Bioquímica de Oxígeno
La muestra de liquido a analizar se diluye con agua saturada con aire y sembrada con bacterias.
Se mide la concentración inicial de oxigeno disuelto
Una vez finalizada el tiempo de 5 días a una temperatura estándar 20 ºC) se mide el oxigeno remanente en la muestra
La DBO seria entonces la diferencia entre estos dos valores de oxigeno disuelto.
Se utiliza el método de la dilución, la muestra es previamente diluida en distintas proporciones en agua libre de materia orgánica, de modo que, por lo menos algunas de las diluciones de la muestra, se encuentren, al final de la experiencia con algo de oxígeno residual para poder así sacar la diferencia
Demanda Bioquímica de Oxígeno
La respiración aeróbica resulta necesariamente, en una demanda de oxígeno del ambiente.
La población de microorganismos en un ambiente dado es proporcional a cantidad de alimento (materia orgánica), en el mismo.
Por ello se puede decir que si se introduce una cierta cantidad de materia orgánica biodegradable en un líquido, la demanda bioquímica de oxígeno de los microorganismos en ese liquido será proporcional a la cantidad de materia orgánica agregada.
Medición de DBO
Demanda Química de Oxigeno (DQO)
La demanda química de oxígeno (DQO) es un parámetro que mide la cantidad de materia orgánica susceptible de ser oxidada por medios químicos, oxidante fuerte, K2Cr2O7
Demanda Química de Oxigeno (DQO)
Agregue 2 ml de muestra al tubo de DQO.
Coloque el tubo de DQO dentro del reactor a 150 °C por 2 horas.
Después de la digestión lea los resultados por método colorimétrico insertando el tubo de DQO con el reactivo en el instrumento y lea los resultados en mg/L.
Donde el dicromato (naranja amarillento) oxida la materia orgánica reduciéndose a Cr3+ (verde). El resultado se mide en un espectrofotometro.
Relación DQO/DBO
La diferencia entre la DQO y la DBO (en la mayoría de los casos) dan idea de la cantidad de materia orgánica biodegradable y no biodegradable de un efluente, sirviendo esto para la elección del tipo de tratamiento a realizar.
Si la relación entre DBO y DQO es cercana, seria posible utilizar un método biológico de tratamiento, mientras que si la diferencia es muy grande un tratamiento biológico seria muy poco efectivo.
Carbono Orgánico Total (COT)
El carbono total (orgánico + inorgánico) se determina a través de la medición de gas carbónico (CO2) producido durante el proceso de combustión de la muestra en un horno de alta temperatura, en presencia de un catalizador
(óxido de cobre).
La medición de CO2 es realizada con la utilización de un analizador de infrarrojo
El procedimiento implica la introducción de una micromuestra en un tubo de combustión catalítica mantenido a 960ºC, que vaporiza el agua. En una corriente de aire la materia orgánica se convierte en CO2 y H2O. El agua se condensa, y la corriente de gas se pasa, a través de una celda de flujo continuo, a un analizador de infrarojos (IR). La cantidad de CO2 registrada es proporcional al contenido de carbono de la muestra.
Los carbonatos inorgánicos también liberan CO2 (por ejemplo CaCO3 → CaO + CO2↑)
El Carbono inorgánico, es determinado por vía separada, la muestra sólo pasa por el reactor que contiene ácido fosfórico que convierte los carbonatos inorgánicos en CO2 por lo que sólo se determina el carbono inorgánico.
La diferencia del CT y el CI es el carbono orgánico total. Unidades: mg/L.
Nutrientes
Tanto el nitrógeno como es fosforo, junto con el carbono, son nutrientes esenciales para el crecimiento.
Cuando se vierten al entorno acuático, pueden favorecer el crecimiento de una vida acuática no deseada.
Eutroficación
Cambios físicos, químicos y biológicos producidos en un lago por el ingreso de nutrientes a causa de la erosión natural, y la descarga de desechos generados en actividades humanas.
Características Biológicas
Bacterias
Virus
Hongos
Algas
Protozoarios
Plantas y Animales
Microorganismos Patógenos
Bacterias
-
Escherichia coli (gastroenteritis)
-
Legionella neumophila (leginellosis)
-
Salmonella typhi (fiebre tifoidea)
-
Vibrio cholerae (cólera)
Virus
-
Hepatitis A (hepatitis infecciosa)
-
Enteroviruses (67 tipos,ej:polio)
Microorganismos Patógenos
Protozoarios
-
Cryptosporidium (criptosporidiosis, diarrea)
-
Giardia lamblia(giardiasis – diarrea, nausea)
Helmintos
-
Ascaris lumbricoies (ascariasis)
-
Taenia Saginata (taeniasis)
Características Biológicas
Enumeración de Microorganismos Coliformes
Tubos Múltiples
-
Presuntivo: fermentación de la lactosa.
-
Confirmativo: cultivo de bacterias coliformes proveniente del presuntivo en un medio selectivo.
-
Completo: nueva fermentación de lactosa por el cultivo obtenido en el confirmativo.
Membrana Filtrante
-
Filtración de un volumen conocido de muestra.
-
Incubación en agar a 44ºC
-
Conteo directo
Preservación de Muestras
Refrigeración : 4ºC
DBO, sólidos suspendidos ,sedimentables, disueltos, alcalinidad, color , conductividad.
Acidificación: pH < 2
Con ácido sulfúrico: DBO, SSEE, NT, NTK, N-NH 4+,NO3-,fenoles. Con ácido nítrico: Dureza , metales en general, para metales disueltos filtrar previamente,
