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DIPLOMADO GESTION Y TRATAMIENTO DE LAS AGUAS
RESIDUALES EN EL PER
09 de Julio del 2013
Ponente: Blga. Nancy Carrasco Apaza
Modulo III: BASES PARA EL DISEO -CARACTERIZACION DE AGUAS
RESIDUALES
Modulo III: BASES PARA EL DISEO -CARACTERIZACION DE AGUAS
RESIDUALES
DISEO Y DIMENSIONAMIENTO DE SISTEMAS DE TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES
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ndice
1. Optimizacin de las aguas residuales en la industria.
2. Muestreo y conservacin de aguas residuales industriales
3. Caractersticas de las aguas residuales : fsicas, 3. Caractersticas de las aguas residuales : fsicas, qumicas y biolgicas; Requeridas para el diseo
4. Caso estudio de la caracterizacin de las aguas residuales
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1. Optimizacin de las aguas residuales en la industria
Implementar un equipo o comit de efluentes o de manejo ambiental
Planificar el desarrollo de la caracterizacin y optimizacin de los efluentesoptimizacin de los efluentes
Es preciso llevar una muy buena coordinacin con los encargados de produccin respecto a la generacin de efluentes( ejecutores directos)
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Optimizar la generacin y carga de los efluentes en la industria
Identificar los tipos y fuentes de efluentes
1. Gestionar su control y manejo1. Gestionar su control y manejo
2. Medir los caudales de cada tipo de efluente identificados ( mn 3 veces) en condiciones de produccin mx, min y normales
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Consideraciones para la caracterizacin de las AR en la optimizacin de procesos industriales
Minimizar la produccin de residuos lquidos y slidos( en derrames contaminan las fuentes lquidas
No diluir los contaminantes con aguas limpias( aguas de enfriamiento, ablandamiento, enfriamiento de bombas, osmosis, calderos..)osmosis, calderos..)
Ser eficientes en el control de la contaminacin medioambiental (llevar un inventario de las generaciones de residuos que maneja, hacer cuadros de seguimiento, tendencias)
Llevar un registro de accidentes e incidentes ambientales ( derrames y otros )
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Permitir la mxima recuperacin y reutilizacin de las substancias contaminantes(mediante SIG).
La reduccin no tiene que ser de alto costo, es clave identificar un lder( creativo, dinmico que sepa aprovechar los recursos disponibles.
Implementar unidades de medicin que permitan cuantificar las mejoras, manejo y mantenimiento sencillo
Reducidos lo volmenes, es momento de tomar las muestra en los puntos identificados y en la salida final de planta.
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Ya optimizado!!!
Es preciso tener claro que se espera hacer con c/u de los datos que se tomar en la caracterizacin
Que nos dice c/u de los parmetros que se incluirn en la caracterizacin?
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Caracterizar los efluentes de una industria para disear su planta de tratamiento.
El requisito fundamental antes de proceder al diseo preliminar o definitivo de una planta de tratamiento de aguas residuales, es haber tratamiento de aguas residuales, es haber realizado el estudio del cuerpo receptor(deber tener en cuenta las condiciones ms desfavorables). El grado de tratamiento se determinar de acuerdo con las normas de calidad del cuerpo receptor RS90 8
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DISEO PTAR INDUSTRIAL
Para el diseo se debe considerar las principales fuentes de
C :N :P
Micronutrientes Requerimientos (mg/mg DBO)
Mn 10 x 10-5
Cu 15 x 10-5
Zn 16 x 10-5
Mo 43 x 10-5
Se 14 x 10-10 C :N :P
250: 5 :1
y los micronutrientes
Se 14 x 10
Mg 30 x 10-4
Co 13 x 10-5
Ca 62 x 10-4
Na 5 x 10-5
K 45 x 10-4
Fe 12 x 10-3
Fuente: Eckenfelder,W (1980)
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Contaminante o condicin del sistema
Concentracin lmite Tipo de pretratamiento
Slidos suspendidos (SS) < 50 a 125 mg/L Sedimentacin, flotacin
Grasas y aceites < 35 a 50 mg/L Remocin de aceite
Iones txicos
Pb
Cu+Ni+CN
Cr+6 + Zn
Cr+3
0.1 mg/L
1 mg/L
3 mg/L
10 mg/L
Precipitacin qumica o intercambio inico
pH 6.0-9.0 Neutralizacin
Alcalinidad 0.5 kg de alcalinidad como CaCO3 / kg DBO removido
Neutralizacin para disminuir alcalinidad
Acidez Acidez mineral libre Neutralizacin
Variacin de carga orgnica
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Las aguas residual industriales tienen una gran diversidad de clases, ellas dependen del tipo de produccin que realiza
Los elementos a considerar son Los elementos a considerar son principalmente:
Caudal y composicin:
Variable
Afectada por la produccin y eventos anormales 11
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Electricidad
Gas natural
Petrleo
Ingresos
Anlisis de la carga ambiental
Cantidad
producida
Comercializacin
de subproductosProductos
no conformes
DesmedrosArroz
Maz
MateriaPrima
Energa
Productos
Co -Productos
Reducir r el
consumo de agua,
energas..
Partculas
Emisiones
de CO2
Total de
residuos
Residuos
Aguas
residuales
Azcar,
H2SO4,
NaOHAgua
Residuos y otros
Efluentes
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Anxico
Color caf
pH variable( alcalino)
T : 26 C
DBO5: 1180 mg/L
CARACTERIZACION DE EFLUENTES DE EMPRESA
DE ALIMENTOS
DBO5: 1180 mg/L
DQO: 2150mg/L
NT: 180mg/L
Alcalinidad: 900mg/L
Cloruros: 270mg/L
Sulfatos: 400 mg/L
ST: 2200
SS: 50mg/L13
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Anxico : mnima concentracin de oxgeno
Anaerobia : ausencia de oxgeno
Oxgeno:
Relacin DBO DQO
= Relacin DBO TKN
=0.5 Para domstica
2.5
Industria
Color :Oscuro, con tonalidades caf
916- 1478*..... UC ( A 400 nm )
Alcalinidad : 900 mg/L
Temperaturas altas : 40 C
* 09-04
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Caudal diario y otros
2030405060708090
Q
(
m
3
/
d
a
)
010
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Da
Mantenimiento general Produccin Galletas Produccin ChocolateProductos usadospara limpieza
Detergente industrial,pinoteck,Agua fra.
Detergente industrial,alcohol 70,agua fra y caliente,Vapor.
Detergente industrial,hipoclorito de sodio,agua fra y caliente,Vapor.
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Documentacin necesaria
1. Conocimientos del proceso y la generacin de efluentes
2. Procedimiento de recepcin y tratamiento de efluentes
3. Documentacin: procedimientos, instructivos,
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3. Documentacin: procedimientos, instructivos, formatos, documento maestro
4. Plan de accin ante contingencias por efluentes5. Aspectos ambientales asociados a los efluentes
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NMFR54 Pg. 1Revisin: 01
Fecha: 06/06/05Aprobado : GFM
Codificacin Parmetros 1:00 05:00 09:00 13:00 17:00 21:00 1:00 05:00 09:00 13:00 17:00 21:00
pH
Vol de recepcin/ envio(m3)
m3
DQO
pH
pH
Vol de recepcin/ envio(m3)
m3
DQO
pH
pH
Vol de recepcin/ envio(m3)
m3
Planta de tratamiento de efluentes
Registro de efluentes
A
Sumatoria( muestra-anlisis)
B
4 a 9
5
4 a 9
15
4 a 9
RTC
ENVIOS POR AREA
Sumatoria( muestra-anlisis)
C
Referencia
10
17
DQO
pH
Mx 35 kl
DQO
rea
pH
Temperatura
DQO
muestra compuesta (13,21,05
)
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2. Muestreo y conservacin de aguas residuales industriales
Debe asegurar la obtencin de muestras representativas
Usar conservantes o inhibidores si en necesario en las muestras
Usar conservantes o inhibidores si en necesario en las muestras
Nmero de puntos de muestreo :depende del objetivo de la caracterizacin, no existe un diseo modelo, cada muestreo debe disearse especficamente.
Frecuencia de muestreo: depende del tipo de produccin: considerar max, mn y promedios18
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RIESGOS EN TOMA DE MUESTRAS
Accidentes de trabajo
1. Caer en canales de efluentes
2. Golpearse y caer a pozas de efluentes
3. Caer en tanques de tratamiento
4. Resbalar en pisos mojados4. Resbalar en pisos mojados
5. Quemaduras qumicas
6. Inhalacin de gases txicos
Contaminacin
1. Intoxicarse por consumo de efluentes
2. Contraer infecciones estomacales, drmicas, oftlmicas... 19
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EPP
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Proteccin de la Cabeza y la Cara
Proteccin de los Ojos
Proteccin de las Vas Respiratorias
Proteccin de las Manos
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Condiciones de Muestreo
Lugar: Rio Huaycoloro Fecha:
Parmetros a evaluar
Tiempo de almacenaje (dias hr) 30 d 24 h 28 d 7 d 24-30 h 28 d 24 h 48 hPlstico de 6000 ml 3 3
3
formol 10% 40ml/kg + relajante
EDTA y/o Tiosulfato
y 4C4C
formol 4% 10ml/250m
l
formol 5% 15ml/250m
l
TotalDBO P
5ml HCl 6N 4C
CUADRO: REQUERIMIENTO DE MATERIALES PARA MUESTREO: Frascos y Preservantes
1ml HNO3 y 4CPreservante (cantidad/litro)
3 grageas NaOH
5ml HCl 6N 4C 4C 4C 4C
N puntos de muestreo:
Cianuros A y G DQOCE Turbidez Ssedim SST
Parmetros Biolgicos
CT ParsitosFitoplac-tonZooplac-
ton BentosEnvases y Preservante
Parmetros In Situ Parmetros Fsico-Qumicos
HgMetales Totales D NTKHidrocar-
burospH T OD
Plstico de 6000 ml 3 3Plstico de 1000 ml 3 3 3 9Plstico de 500 ml 3 3 3 9Vidrio de 1000 ml 3 3Vidrio esteril de 500 ml 3 3 6Vidrio ambar de 1000 ml 3 3 6Plstico de 250 ml 3 3 6Bolsas de 2 kg 3 3Vasos de muestreo
45* Elaborado con informacin del Standart Method APHA EDTA: cuando se sospecha presencia de metales pesados
Tiosulfato: cuando hay cloro residual en las aguas22
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Toma de muestra
Muestras: Puntuales, compuestas, horarias
Lugar de colecta de muestras: tuberas, canales, tanques,Parshall
Toma de muestra: de zona de buena mezcla
Muestras biolgicas no se pueden tomar muestras compuestas, slo puntuales ( 8 horas para tiempo de anlisis: CT,CF, DBO5..
La muestra siempre debe ser proporcional al caudal
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Programa de evaluacin
Puntos de muestreo
Parmetros de CampoAnlisis de Laboratorio
Parmetros (mg/L)
Col
or
Q
**
OD
(mg/L) pH
T
(C)
DQ
O
DB
O
NT
K PT
SS
T
SS
V MS
Bioindica
dores CF
Afluente d d d d d s s s d s mAfluente d d d d d s s s d s m
Ecualizado d s
Tanque de aireacin d d d 1 d s d
Efluente d d d d s s s d s m2
Torta de lodo d
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3. Caractersticas de las aguas residuales 3. Caractersticas de las aguas residuales
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Slidos sedimentables
Es la cantidad de slidos en mL / L, obtenidos en un
cono de sedimentacin Imhof durante media o una
hora.
Slidos sedimentables: escasos 0.2 mL/L/h
altos 6 mL/L/h
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Slidos suspendidos (mg/L)
Con esta prueba se mide el peso secode slidos suspendidos filtrados en unmedio filtrante (mtodo gravimtrico, dediferencia de pesos). La prueba puedehacerse con muestras compuestas deldiferencia de pesos). La prueba puedehacerse con muestras compuestas dellicor mezclado o usando una muestrainstantnea.
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Slidos
Slidos totales (T=105C)
Filtracin (0.45 micras)Temperatura (T 550C)
Voltilesorgnico
Fijosinorgnico
Suspendidosretenido
Disueltosfiltrado
Filtracin (0.45 micras)Temperatura (T 550C)
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1) COD - Chemical Oxigen Demand : Dichromate Reactor Digestion Colorimetric Method . 0 - 1500 mg/l COD Method 8000 USEPA Approved.
2) BOD - Biochemical Oxigen Demand : SM - 5210-B For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985. 5 Day BOD Test. With use BOD Nutrient buffer pillows according APHA Formulation.
3) NTK - Total Nitrogen : SM 4500 - Norg B Macro-Kjeldahl Method. For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985. With use of Tecator equipment.
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equipment.
4) N- NH3 - Amoniacal Nitrogen : Internal Method. Reaction direct with NaOH at 40 %, without digestion in Tecator equipment.
5) Total Suspend Solids Dried at 103-105C : SM -2540 D. For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985.
6) Fixed and volatile solids Ignited at 550C : SM -2540 E. For the Examination of Water and Wastewater APHA 19th Ed 1985
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COLIFORMES TERMOTOLERANTESos Coliformes son bacilos gram-negativos, no esporulados,anaerobios facultativos, oxidasa negativa, capaces de creceren presencia de sales biliares u otros compuestos activos,fermentan la lactosa a temperatura de 35 C 37 C, conproduccin de cido, gas y aldehdo entre 24 y 48 horas.
Volumen : litro de aguadebe llenarse a 2/3 partes de su capacidad para facilitar elmezclado por agitacin.
L
mezclado por agitacin.
Inhibidores:
Metales: 0.3 mL EDTA al 15% por 200 mL/muestra
Bactericida: 0.1 mL de to- sulfato de sodio
al 10% por 200 mL/muestra
Blga. Nancy Carrasco A; [email protected] 30
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Aceites y Grasas Se usa el mtodo gravimtrico
Se requiere para empresas de : Almidones,
Leche y/o Yogurt, Curtiembres, grifos entre otro 31
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Alcalinidad
Neutralizar cidos
Presencia de hidrxidos, carbonatos y bicarbonatos
En sistemas anaerobios o de nitrificacin amortigua cidos
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Azufre:
Ion sulfato en aguas residuales. Sulfatos se reducen biolgicamente a sulfuros
Metales
Todos los organismos los requieren.
Importante en sistemas biolgicos
Todos los organismos los requieren.
Medicin: absorcin atmica, plasma acoplado por induccin o colorimetra.
Clases de metales: disueltos, suspendidos, totales, extractables en cido (en solucin, cido mineral en caliente).
COVS : BETEXs 33
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Nitrgeno
NT, nitrgeno total
Es la suma de nitrato (NO3-N), nitrito (NO2-(NO3-N), nitrito (NO2-N), nitrgeno orgnico y amoniacal (expresados como N).
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NTK El mtodo Kjeldahl se basa en la
transformacin del nitrgeno contenido en la muestra en sulfato de amonio mediante la digestin con cido sulfrico en presencia de un catalizador.
El ion amonio obtenido se transforma en medio bsico en amonaco que se destila y valora bsico en amonaco que se destila y valora con una solucin de cido patrn.
Norg, el nitrgeno orgnico se obtiene de la diferencia entre NTK nitrgeno amoniacal
Norg = NTK- NH435
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Nitrgeno
Nutriente esencial - eutrofizacin
En aguas residuales: nitrgeno amoniacal, nitritos, nitratos y nitrgeno orgnico.
Nitrgeno amoniacal: Nitrgeno amoniacal:
Ion amonio: pH9.3
Medicin: mtodos colorimtricos, titulacin, electrodos
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NH4 +--- bajo condiciones de pH cido o neutro. Se desplaza hacia la forma gaseosa (NH3) en niveles de pH ms altos.El efecto del pH sobre la cantidad de NH4 + y NH3 formado es crucial para determinar el destino del nitrgeno. El amonaco es menos soluble en agua que el NH4 +, por lo tanto, NH3 se convierte agua que el NH4 +, por lo tanto, NH3 se convierte rpidamente en una forma gaseosa. La tasa de volatilizacin de NH3 est influenciada por un nmero de factores : como la temperatura, velocidad del aire, rea de superficie, y la humedad.
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http://pubs.ext.vt.edu/442/442-110/442-110.html#L7 38
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Caractersticas Qumicas
Constituyentes orgnicos Protenas
Grasas y aceites
Carbohidratos Carbohidratos
Constituyentes inorgnicos
Elementos individuales (Ca, Cl, Fe, Cr, Zn, etc.)
Compuestos (NO3, SO4)
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Temperatura C
Grado de calor que posee una sustancia.
pH
Medida de la acidez o basicidad deuna solucin. Una solucin acuosacon pH mayor a 7 es bsica;con pH mayor a 7 es bsica;
igual a 7 es neutra;
y menor a 7 es cida.
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*Caudal: 450 m3/da
pH variable : 2 - 14, generalmente alcalino
Indicndonos el valor positivo que tiene de 0 a 14. Indicndonos el valor positivo que tiene de 0 a 14. Neutro Acido Base 0 7 14
[OH+] [OH- ]
PH POH
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pH
Parmetros importante para el tratamiento
Medicin: pH metro
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Temperatura
Regiones clidas: 13C - 30C
Regiones fras: 7C - 18C
Temperaturas fras afecta las reacciones qumicas, velocidades de reaccin, uso del agua, vida acutica.
T ptima vida bacteriana: 25C - 35C, siempre < 40C
Detencin de procesos aerbicos y de nitrificacin: 50C
Detencin produccin de metano: 15C
Detencin procesos nitrificantes: 5C 43
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Fsforo
Nutriente esencial
Aguas residuales domsticas pueden tener entre 4 - 12 mg/L como P.
Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos(sufren hidrlisis en soluciones acuosas y se convierten en ortofosfatos) y fsforo orgnico (en aguas industriales).
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Caractersticas Fsicas
Conductividad
Capacidad de una solucin para conducir la corriente elctrica.
Indicador de la concentracin de slidos disueltos Indicador de la concentracin de slidos disueltos totales
Indicador de la salinidad de las aguas,
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Concentracin de iones de una solucin. Agua pura no es un buen conductor de la electricidad.
Conductividad de las aguas
Sirve para evaluar:
Concentracin de las sales en las aguasGrado de Pureza del agua
Analizar cuantitativamente los slidos totales disueltos
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Son buenos conductores : los cidos, bases y sales inorgnicas: HCl, NaOH, NaCl, Na2CO3 ....etc. Son malos conductores : Las molculas de sustancias orgnicas, no inicas: como la sacarosa, el benceno, los hidrocarburos, los carbohidratos.... etc,
Un aumento en la temperatura, disminuye la viscosidad del agua y permite que los iones se muevan ms rpidamente, conduciendo ms electricidad. 47
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Proceso productivo de curtiembres
Convenio N022-FINCYT-FIDECOM-PIPEI-2012 UNALM 48
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Fsforo
Nutriente esencial
Aguas residuales domsticas pueden tener entre 4 - 12 mg/L como P.
Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos Formas comunes: ortofosfatos, polifosfatos(sufren hidrlisis en soluciones acuosas y se convierten en ortofosfatos) y fsforo orgnico (en aguas industriales).
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Fsforo total: el mtodo consiste en la transformacin de todo tipo de fsforo del efluente en orthofosfato , para luego cuantificarlo
Mtodo cido vanadomolibdofosfrico
En una disolucin diluida de ortofosfatos, el molibdato En una disolucin diluida de ortofosfatos, el molibdato de amonio reacciona en condiciones cidas con el vanadato para formar un heteropolicido, cido vanadomolibdofosfrico. En la presencia de vanadio, se forma cido
vanadomolibdofosfrico de color amarillo. La longitud de onda a la cual la intensidad del color es medida depende de la deteccin requerida. La intensidad del color amarillo es directamente proporcional a la concentracin de fosfato. 50
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DBO5 (mg/L)
Demanda Bioqumica de Oxgeno 5 o Demanda Biolgica deOxgeno, es la cantidad de oxgeno, en miligramos, necesaria paraoxidar, durante 5 das y a 20C, la materia orgnica contenida en 1litro de muestra, mediante los microorganismos del medio.
DQO (mg/L)
Demanda qumica de oxgeno, es la cantidad de oxgenoequivalente al contenido de materia oxidable, contenido en 1 litrode muestra, que puede ser oxidada por un reactivo qumicofuertemente oxidante.
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Demanda Bioqumica de Oxgeno
Prueba estndar:
Botella de DBO (300 ml)
Agua saturada con oxgeno y nutrientes
Medir [O2] inicial (D1), incubar a 20C por 5 das y Medir [O2] inicial (D1), incubar a 20C por 5 das y medir [O2] final (D2).
DBO (mg/L) = (D1 - D2) / P
P es la fraccin de agua residual contenida en la muestra
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Reactor y espectrofotmetro de DQO
2865mg/l
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DBO5 / DQO
DBO5/DQO entre 0.3 y 0.8 = ARD.
DBO5/DQO > 0.5, tratamiento biolgico
DBO5/DQO < 0.3 constituyentes txicos y/o DBO5/DQO < 0.3 constituyentes txicos y/o aclimatacin.
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Caso estudio
Definir una actividad industrial o domestica , desarrollar lo siguiente:
1. Identifique las acciones necesarias para mejorar la gestin de los efluentes de su mejorar la gestin de los efluentes de su empresa.
2. Liste los parmetros necesarios para el diseo del STAR en su empresa
3. La implementacin del sistema de tratamiento favorecer el cuerpo receptor, de que manera ?
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Los efluentes pueden presentar diversos componentes slidos, tales como:
OTROS COMPUESTOS QUE SE PUEDEN ENCONTRAR EN LOS EFLUENTES DEPENDIEDO DEL TIPO DE PRODUCCION
Restos de carbn activadoRestos de tierras de diatomeasRestos de materia orgnicaRestos de calcioRestos de tierraRestos de plsticos Materiales diversos
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Considerar
Es preciso tener claro que se espera hacer con c/u de los datos que se tomar en la caracterizacin
Que nos dice c/u de los parmetros que se Que nos dice c/u de los parmetros que se incluirn en la caracterizacin?
Tener claro cuales son parmetros de operacin y cuales de diseo ?
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CONTROL OPERACIONAL CONTROL OPERACIONAL
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Oxgeno (mg/L )
Normalmente utilizado en control
Operacional
En sistemas de lodos activados
2-3 mg/L
En sistemas anaerobios: ausente
En sistemas anxico : NO3, NO2..
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Redox
Reduccin / Oxidacin es un principio que mide latendencia de una solucin a reducir u oxidar materialesen solucin.
El trmino redox representa procesos de reduccin y oxidacinque ocurren simultneamente en soluciones acuosas.que ocurren simultneamente en soluciones acuosas.
En un proceso de oxidacin, los electrones son transferidosdesde la sustancia a ser oxidada a la oxidante.Simultneamente, al oxidar la sustancia el oxidante es reducido.As mismo, los oxidantes son aceptores de electrones y losagentes reductores son donantes de electrones. Los oxidantesson normalmente custicos y los agentes reductores sonnormalmente acdicos. La medida del potencial redox dependedel pH.
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Para Parsitos
Se toma una muestra 4litros de aguaPreservante 5C o de no procesarse a las 24-48horas usar formol al 10 % ( 5 ml/L
Huevos de helmintos, quistes de protozoarios entre otros
Blga. Nancy Carrasco A; [email protected]
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BIOMASA: Microorganismos
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Conservemos el medio ambiente para las generaciones futurasGracias!!!
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