Parametros indicadores de la contaminación del agua
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Parametros indicadores de la contaminación del agua Parametros indicadores de la contaminación del agua Presentation Transcript

  • • • • • • • DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO DQO DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO DBO DEMANDA TOTAL DE OXIGENO DTO CARBONO ORGANICO TOTAL - COT DEMANDA TEORICA DE OXIGENO DThO GRASAS Y ACEITES
  • OD
  • Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental para la vida.
  •  CONTAMINACIÓN CON MATERIA ORGÁNICA  SEPTICIZACIÓN  MALA CALIDAD DEL AGUA  INCAPACIDAD PARA FORMAS DE VIDA. MANTENER DETERMINADAS
  • CONSTITUYENTE MAS IMPORTANTE DE LAS AGUAS MOBD ... .... .... .. MOBD + O2 BACTERIAS DEMANDA DE O2 PRODUCTOS OXIDADOS + MATERIAL CELULAR
  •  REAIREACCION  FOTOSINTESIS DE LAS ALGAS
  • O2 (g) O2 (ac) O2 (g) O2 (ac) SI SE ROMPE EL EQUILIBRIO DEFICIT DE OXIGENO D= Cs -C Cs = CONCENTRACION EN EQUILIBRIO mg /l C = CONCENTRACION ACTUAL mg /l
  • Cs NO CAMBIA PARA CONDICIONES DE EQUILIBRIO CONSTANTE d D/d t = d Cs/d t - d C/d t d D/d t = - d C/d t EL DEFICIT AUMENTA A MEDIDA QUE EL O2 SE CONSUME
  • Aporte de oxígeno. Las cianobacterias son las antecesoras de los cloroplastos celulares de los vegetales. En la fotosíntesis gracias a la energía aportada por la luz solar, se unen el agua y el dióxido de carbono para formar azúcares. Como producto de desecho, se arroja oxígeno a la atmósfera.
  • En la respiración, por el contrario, se queman azúcares en las mitocondrias celulares, aportando la energía necesaria para las funciones vitales. En esa combustión se consume oxígeno atmosférico y se arrojan, como productos de desecho, dióxido de carbono y agua.
  • FOTOSINTESIS DE LAS ALGAS EN PRESENCIA DE LUZ SOLAR LAS ALGAS METABOLIZAN COMPUESTOS INORGÁNICOS SIENDO EL O2 UN PRODUCTO DE DESECHO. APORTE CO2 + 2H2O CH2O + O2 + H2O NUEVAS ALGAS CELULARES PROLIFERACIÓN DE ALGAS CATABOLISMO ENDÓGENO ALTOS CONTENIDOS DE O2 C > Cs y D= EN AUSENCIA DE LUZ LAS ALGAS SE AUTODESTRUYEN. CH2O + O2 DEMANDA CO2 + H2O
  • STREETER MODELO Y PHELPS 1925 f ( DBO EJERCIDA, AIREACION) V REMOCION DE O2 V ADICION DE O2
  • V DESAPARICION DE O2 Si y = DBO Directamente Proporcional V DBO EJERCIDA dy/dt = - dC/dt dy/dt = dD/dt dD/dt = - dC/dt y = Lo – Lt Lo = DBOu o O2 TOT consumido Lt = cantidad remanente a t dy/dt = -dLt / dt
  • ASUMIENDO UNA CINETICA DE PRIMER ORDEN: d Lt / dt = -K Lt como d Lt / dt = -K Lt y d y/dt = d D/dt d D/dt = K Lt o rD = K1 Lt
  • D = Cs - C d D/dt = -dC/dt rR = -K2 D VELOCIDAD A LA CUAL EL O2 SE DISUELVE K2 = CONSTANTE DE REAIREACION
  • t : RECORRIDO EN EL RIO DESDE LA DESCARGA t = X/U X = DISTANCIA A LO LARGO DEL RIO U = VELOCIDAD DEL RIO PUNTO CRITICO MAXIMO IMPACTO DC Cc tc
  • EN ESTE PUNTO dD/dt = 0 d D/dt = K1 Lo e- K1t + K2D K2 Dc = K1 Lo e- K1tc Dc = K1/K2 Lo e- K1tc DEPENDE DE : TURBULENCIA ÁREA SUPERFICIAL PROFUNDIDAD TEMPERATURA
  • d D/dt = rD + rR d D/dt = K1 Lt - K2D
  • d D/dt = K1 Lt - K2D Como: Lt = Lo e- K1t dD /dt + K2D = K1 Lo e- K1t
  • RESOLVIENDO LA ECUACION DIFERENCIAL: D e-K2t = K1 Lo /K2- K1 (e- (K2-K1)t ) + C C SE CALCULA A D= Do y t=0 C = Do - K1 Lo /K2- K1 QUEDANDO FINALMENTE LA ECUACION: D = K1 Lo /K2- K1 + Do (e- (K2-K1)t ) e- K2t
  • Dc ES MAXIMO A tc D = K1Lo /K2- K1 (e(K2-K1)t ) +Do e-K2 t =0 tc = [1/K2-K1] ln [K2/K1] ( 1- Do [K2-K1/K1Lo] )
  • 7 AÑO 2000 6 AÑO 1999 AÑO 1998 OD (mg/l) 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 ESTACION 1 2 3 4 5 6 ANTES SUAREZ ANTES RIO OVEJAS ANTES RIO TIMBA PASO DE LA BALSA PASO DE LA BOLSA PUENTE HORMIGUERO 7 ANTES NAVARRO 8 JUANCHITO 9 PASO DEL COMERCIO 10 PUERTO ISAACS 11 PASO DE LA TORRE 12 VIJES 13 YOTOCO 14 MEDIACANOA 15 RIOFRIO 16 PUENTE GUAYABAL 17 LA VICTORIA 18 ANACARO 19 PUENTE LA VIRGINIA
  • METODOS * WINKLER O YODOMETRICO * ELECTRODOS METODO WINKLER O YODOMETRICO Mn+2 + 2OH- Mn(OH)2 Precipitado blanco en ausencia de O2 MnSO4 Alcali- Yoduro OH- - KI Mn+2 + 2OHMnO2 + 1/2 O2 + 2I- + 4H+ MnO2 + H2 O Color café turbio FIJACION Mn+2 + I2 + 2 H2 O Color amarillo Se titula luego 200 ml con Na2S2O3 0.025 N usando almidón como indicador: Na2S2O3(5H2O) + I2 COLOR AZUL Na2S4O6 + 2NaI + 10H2O TRANSPARENTE
  • METODO WINKLER MODIFICADO NaN3 ELIMINA INTERFERENCIA DE NO2NaN3 + H+ HN3 + NO2- HN3 H+ + Na+ N2 + N2O + H2O
  • Déficit de oxígeno en el agua superficial
  • La materia orgánica afecta a la vida acuática.
  • DQO
  • LA DQO MIDE EL OXIGENO EQUIVALENTE (mg/l) NECESARIO PARA OXIDAR QUIMICAMENTE LAS SUSTANCIAS ORGANICAS E INORGANICAS PRESENTES EN UN AGUA RESIDUAL O CONTAMINADA, BAJO CONDICIONES ESPECIFICAS DE : AGENTE OXIDANTE TIEMPO TEMPERATURA
  • KMNO4 CeSO4 CHON + K2Cr2O7 KIO3 H+ EN EXCESO Cr2O7 = + 14 H+ + 6e- K2Cr2O7/H+ CO2 + H2O + NH3 2Cr+3 + 7H2O EXCESO Cr2O7 = SE TITULA CON FeSO4 (NH4 ) 6Fe+2 6Fe+3 + 6eREACCIÓN GLOBAL: 6Fe+2 +Cr2O7 =+14 H+ 6Fe+3+ 2Cr+3+7H2O INDICADOR : FERROIN ( FORMA COMPLEJO -Fe+2 )
  • COMPUESTOS CON 1 N NO REACCIONA QUINOLINA 90 -100 % 90- 100% PIRROLINA N PIRIDINA PIRROL N 90 -100 % N H N H
  • 1. CLORUROS 2Cl- +Cr2O7 = + 14 H+ Cl2 + 2Cr+3 + 7H2O SE ELIMINA CON HgSO4 Hg+2 + 2Cl- HgCl2 2. EFICIENCIA EN LA OXIDACION DE ALGUNOS COMPUESTOS QUIMICOS PIRIDINA BENCENO TOLUENO ETANOL ACIDO OLEICO 0.8% 8% 22.5% 80.1% 77.7%
  • Punto Verano 140 7 120 6 100 5 80 4 60 3 40 2 20 1 0 0 OD (mg O2/L) DBO Desembocadura al Río Cauca DQO Calle 70 Clínica de los Remedios 160 Hotel Intercontinental Antes del Río Aguacatal Inicio del Perímetro Urbano Demandas de Oxígeno (mg/L) RIO CALI DEMANDAS DE OXÍGENO y OD(Dagma 2006) 8 OD
  • 45 9 Verano 8 35 7 30 25 DEMANDAS DE OXÍGENO y O.D. 20 6 5 15 4 10 3 5 0 2 Montañitas Cousaca Antes Chocho DQO DBO Despues Chocho Desembocadura OD Oxígeno disuelto (mg/L) Demandas de oxígeno (mg/L) 40
  • Temperatura del agua superficial
  • pH del agua superficial
  • DTO
  • • ULTIMO DE LOS PARAMETROS ORGANICOS DESARROLLADO. • ANALISIS INSTRUMENTAL • CONDICIONES DRASTICAS DE OXIDACION DE SUSTRATOS ORGANICOS TEMPERATURA: 900 oC CATALIZADOR : Pt CORRIENTE DE O2: 200 mg /l
  • REACCION ESTADO OXIDADO MAS ESTABLE EFICIENCIA DE LA REACCION C + O2 CO2 95 -100 2H2 + O2 2H2O 95 - 100 N2 + O2 2NO 95 S= +2O2 SO4= 78 SO3= + 1/2O2 SO4= 72
  • 1. 2. 3. 4. Dosificación del O2 Entrada de la muestra y válvula de dosificación Horno 900 ºC Tubo de combustión catalítica 5. 6. 7. 8. 9. Catalizador Pt Purga Amplificación Registrador potenciométrico Equipo revelador con lavado de gas
  • COT
  • Es un instrumento que oxida materiales, orgánicos e inorgánicos, en CO2 y determina la concentración de carbono basado en la cantidad de CO2 producida en la muestra .
  • Reacción FORMAS DE OXIDACIÓN Carbono Oxidante con Calor CO2 (g) Materia Luz UV El Carbono en la muestra es oxidado a dióxido de carbono
  • • INSTRUMENTAL • OXIDACION DE LA MATERIA ORGANICA BAJO CONDICIONES DRASTICAS TEMPERATURA : 950 oC CATALIZADOR : Co(NO)3 CT TEMPERATURA : 150 oC CATALIZADOR : H3PO4 COT = CT -CI CI
  •  Existen dos métodos para determinar el COT:  Método de diferencia (TC – IC) = TOC,  Método directo NPOC  TOC.
  • Existen dos tipos de carbono presentes en el agua : carbono orgánico e inorgánico . •El Carbono Orgánico se enlaza con el hidrógeno y el oxígeno para formar compuestos orgánicos. •El Carbono Inorgánico está estructurado como iones bicarbonatos y carbonato y forma compuestos inorgánicos.
  • Los Carbonatos y el CO2 soluble son ejemplos de IC. Las muestras que poseen un pH >3 pueden absorber IC desde el ambiente. • En el análisis, las muestras para el IC son acidificadas a pH of ~ 2 usando ácido fosfórico. Los carbonatos son convertidos a CO2. •El burbujeo permite eliminar el CO2 de la solución.
  • TOC-Vw • Presión • TC flujo de gas de arrastre • Flujo de burbujeo de gas del IC
  • TOC-Vw •La muestra se inyecta, luego el ácido se agrega y el IC es convertido a CO2. •El burbujeo elimina el CO2
  • TOC-Vw •La muestra es inyectada . El calor ,la luz UV light y la solución oxidante convierten el carbono a CO2..
  • 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Entrada de O2 puro Válvula distribuidora Reguladores de presión Medidores de flujo de O2 (rotámetros) Punto de inyección de las muestras Horno y tubo de combustión catalítica (150 ºC) Horno y tubo de combustión catalítica (950 ºC) 8. 9. 10. 11. 12. 13. Condensadores Salidas condensados Filtro Analizador I.R. Registrador Salida gases (CO2 + O2)
  • ANALISIS DE TOC DETECCIÓN DE CO2   NDIR – Non-Dispersive Infrared Detector CO2 pasa a traves de la celda y absorbe luz . La cantidad absorbida es proporcional a la concentracion de carbon en la muestra. Ley de Beer : Conc. = A / e l
  •  Las grasas y aceites son de origen Animal, vegetal o petrogénico.  Ellas se caracterizan por ser solubles en hexano.  Las tres fuerzas principales que actúan a discreción en una gota de Aceite son flotabilidad, arrastrabilidad y su gravedad.
  • Las Aguas residuales contaminadas con Aceite son producidas por: ◦ Industria del petróleo ◦ Procesadores de petroquímicos, ◦ Procesos de purificación de metales, ◦ Procesadores de alimentos, ◦ Industria textil, ◦ Sistemas de enfriamiento y calentamiento. ◦ Zonas residenciales y restaurantes,
  •  Emulsiones estabilizadas químicamente - Los surfactantes estabilizan la emulsión al interactuar en la interfase del Aceite con el Agua. El color de esta Agua contaminada es usualmente blanca, lo cual es indicativo de qué acción se requiere para separar el Aceite del Agua. Tales aceites contienen detergentes, jabones y otros aditivos. Las fuentes del Aceite son los fluidos de trabajo metálico, enfriadores, lubricantes, Aceites para motores y otras.
  •  Aceite disuelto. - Este tipo de  Sólidos aceitosos húmedos. - Esta contaminante incluye al Benceno, Fenoles, Tolueno y Xileno; los cuales pueden ser removidos con Carbón Activado, destilación o membranas (Ósmosis Inversa). categoría incluye los Aceites que se adhieren a los sedimentos y otras partículas que son comunes en el Agua residual. Estos contaminantes se remueven con separadores o filtros prensa.
  • La DThO es la cantidad estequiométrica de Oxígeno requerida para oxidar completamente un determinado compuesto o sea para transformar completamente los compuestos que conforman la fracción orgánica de aguas naturales o contaminadas en gas carbónico ( CO2 ) y agua ( H2O ).
  • Materia orgánica (CHON) + O2 CO2 + H2O + NH3
  • NH3 + 3/2 O2 HNO2 +H2O Nitrosomonas HNO2 + ½ O2 HNO3 Nitrobacterias
  • DThO DThO carbonácea + DThO Nitrogenada
  • 1)Determinar la DThO para la glucosa C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O El peso molecular (PM) de la glucosa es 180 g/ mol. El peso molecular (PM) el oxígeno es 192 g/ mol 2) Determinar la DThO para la glicina cuya formula estructural es (NH2-CH2-COOH) y PM es 75 g/ mol. 3) Determinar la DThO para una solución que contiene 100 mg/ l de Glucosa y 200 mg/l de glicina