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ANALISIS DE AGUAS
DETERMINACION DE DQO Y DBO5
1
Laura Daniela Guerrero Zambrano
20142150076 1
Eduardo Saucillo Ramírez
20181150089 2
Marisol Ramos Rincón
Universidad Distrital Francisco José de
Caldas
Química Ambiental -02 ,1
Estudiantes,
2
Profesor
RESUMEN: Se realizó un análisis de una muestra de agua del caño de la calle
7ma con 47en la ciudad de Bogotá, Colombia, con la esperanza de encontrar alta
cantidad de materia orgánica para de realizar la determinación de los diferentes
parámetros químicos tales como; Demanda de Oxigeno(DQO) y Demanda
Bioquímica de Oxigeno(DBO5). Los cuales son de suma importancia para
determinar las cantidades necesarias de oxígeno para realizar la oxidación tanto
de materia orgánica y materia orgánica biodegradable de un cuerpo de agua en
general. De esto se obtuvo una DQO y DBO5 considerables lo que indica una
alta cantidad de materia orgánica en la muestra.
ABSTRACT: An analysis of a sample of water from the pipe of 7th Street with
47 was made in the city of Bogotá, Colombia, with the hope of finding a high
amount of organic matter to perform the determination of the different chemical
parameters such as; Oxygen Demand (COD) and Biochemical Oxygen Demand
(BOD5). Which are of utmost importance to determine the necessary amounts
of oxygen to perform the oxidation of both organic matter and biodegradable
organic matter of a body of water in general. From this a considerable COD and
BOD5 was obtained which indicates a high amount of organic matter in the
sample.
PALABRAS CLAVE: Demanda química de oxígeno, Demanda bioquímica de
oxígeno, Bacterias anaerobias, Método de Winkler, Cinética, Materia orgánica.
KEY WORDS: Chemical demand for oxygen, Biochemical oxygen demand,
Anaerobic bacteria, Winkler method, Kinetics, Organic matter.
INTRODUCCION
DEMANDA QUIMICA DE
OXIGENO DQO
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.
Es un método aplicable en aguas
continentales (ríos, lagos o acuíferos),
aguas negras, aguas pluviales o agua
de cualquier otra procedencia que
puedan contener una cantidad
apreciable de materia orgánica. 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.[2]
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.
Por esto la reproductividad de los
resultados y su interpretación no
pueden ser satisfechos más que
en condiciones de metodología de
ensayo bien definidas y
estrictamente respetadas.
+ . → +
Reacción de oxidación de la Materia
Orgánica.
METODO DE DETERMINACION
La determinación de la DQO
puede darse por detección
fotométrica a 600 nm, o por reflujo
cerrado y volumetría. En este caso
se utilizará el método de reflujo
cerrado y volumetría
POR REFLUJO CERRADO Y
VOLUMETRIA
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.[1]
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.
Agente oxidante:
El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es el
agente oxidante de elección ya que
posee la capacidad de oxidar un amplio
rango de sustancias orgánicas a CO2 y
H2O. Para garantizar y poder medir la
oxidación de toda la materia orgánica
presente en las muestras el agente
oxidante se utiliza en exceso. La acción
del dicromato se ve favorecida en
medio ácido y a altas temperaturas,
condiciones en las cuales se lleva a
cabo el ensayo.[3]
+ . . + −
→ +
+
+
Oxidación de materia orgánica.
+
+ � +
+ −
→ +
+
+ � +
Reacción de titulación con FAS.
INTERFERENCIAS EN LA
DETERMINACION
• Los compuestos alifáticos
volátiles de cadena lineal no se
oxidan en cantidad apreciable,
en parte debido a que están
presentes en la fase de vapor y
no entran en contacto con el
líquido oxidante; tales
compuestos se oxidan más
efectivamente cuando se agrega
Ag2SO4 como catalizador. Sin
embargo, éste reacciona con los
iones cloruro, bromuro y yoduro
produciendo precipitados que
son oxidados parcialmente.[2]
• Las dificultades causadas por la
presencia de los haluros pueden
superarse en buena parte,
aunque no completamente, por
acomplejamiento antes del
proceso de reflujo con sulfato de
mercurio (HgSO4), que forma el
haluro mercúrico
correspondiente, muy poco
soluble en medio acuoso. Si
bien se especifica 1 g de
HgSO4 para 50 mL de
muestra, se puede usar una
menor cantidad mientras se
mantenga una relación
HgSO4:Cl– de 10:1, cuando
la concentración de cloruro
sea menor de 2000 mg/L,.
La técnica no se debe usar
para muestras que
contengan más de 2000 mg
de Cl– /L; existen otros
procedimientos diseñados
para determinar la DQO en
aguas salinas.
• El nitrito (NO2
– ) tiene una
DQO de 1,1 mg de O2/mg
de NO2
– –N, y como las
concentraciones de NO2
NO2
– en aguas rara vez
son mayores de 1 o 2 mg
NO2
– –N/L, esta
interferencia es
considerada insignificante y
usualmente se ignora. Para
evitar una interferencia
significante debida al NO2
–
, agregar 10 mg de ácido
sulfámico por cada mg de
NO2
– -N presente en el
volumen de muestra usado;
agregue la misma cantidad
de ácido sulfámico al
blanco de agua destilada.
• Las especies inorgánicas
reducidas, tales como ion
ferroso, sulfuro,
manganoso, etc., se oxidan
cuantitativamente bajo las
condiciones de la prueba;
para concentraciones altas
de estas especies, se
pueden hacer las
correcciones al valor de
DQO obtenido, según los
cálculos estequiométricos
en caso de conocer su
concentración inicial.
• Las altas concentraciones
de cloruro dan un sesgo
positivo causado por la
oxidación de los iones cloruro a
cloro. La interferencia debido a
iones cloruro se reduce –pero no
se elimina totalmente- mediante
la adición de sulfato de mercurio
(II). Esto liga a los iones como
complejo soluble de
cloromercurato (II).[2]
• El Manganeso puede dar un
sesgo positivo cuando se utiliza
detección fotométrica a 600 nm.
Usando un equipo comercial de
prueba con intervalo de 0 mg/L a
1 000 mg/L, el análisis por
duplicado de una disolución de
manganeso de 500 mg/L (como
sulfato) dio como resultado
valores de DQO de 1 080 mg/L y
1 086 mg/L, y de una disolución
de manganeso de 50 mg/L
(como sulfato) dio como
resultado valores de DQO de
121 mg/L y 121 mg/L. El efecto
es mucho menor con equipos
con un intervalo inferior de 0
mg/L a 150 mg/L, a 440 nm. A
esta longitud de onda la
interferencia se expresa como
un sesgo negativo. Para un
equipo comercial de prueba con
un intervalo de concentración de
masa de 0 mg/L a 150 mg/L, el
análisis por duplicado de una
disolución de manganeso (como
sulfato) de 500 mg/L dio como
resultado valores de DQO de -7
mg/L y -8 mg/L.
• Muchos hidrocarburos
aromáticos y la piridina no se
oxidan en grado apreciable.
Algunas sustancias orgánicas
volátiles pueden escapar a la
oxidación debido a la
evaporación.
• Los iones amonio no se oxidan
(el nitrógeno orgánico
normalmente se convierte a
iones amonio).
CONTAMINACION POR
MATERIA ORGANICA
La estimación de la contaminación
orgánica es un problema complejo
y delicado, que precisa de las
determinaciones y de los test.
Debido a la naturaleza muy
diversa de la materia orgánica y
los diversos estados de
degradación, no es posible
considerar un único método o un
solo test que pueda permitir
hacerse cargo de la situación del
problema. El balance se hará por
comparación y relación de los
resultados asociados a la
verificación de las medidas de los
componentes de la materia
orgánica.
La oxidación de la materia
orgánica para dar anhídrido
carbónico y agua, y la de los
compuestos minerales del
nitrógeno para las substancias
cuaternarias, conducen a un
consumo del oxígeno del agua,
que es renovado por el oxígeno
del aire. En principio, las materias
orgánicas se utilizan como
nutriente de los gérmenes
aerobios; el nitrógeno con estado
de oxidación superior (nitritos y
nitratos), sirve a las nitro bacterias
y nitrosomas. Todo el conjunto de
reacciones puede conducir en un
medio muy pobre en O2, como en
las aguas estancadas, las
bacterias que necesitan oxigeno lo
retienen a expensas no solamente
de los nitratos y nitritos sino a
partir de los sulfatos con
desprendimiento de sulfuro de
hidrogeno. Estos fenómenos de
oxidación que pueden tener lugar
en la naturaleza son más difíciles
de reproducir en el laboratorio y de
obtener la degradación última de
la materia orgánica.
No obstante, para conseguir una
oxidación más completa de la
materia orgánica, se han
desarrollado métodos químicos
que utilizan reactivos más o
menos enérgicos con una metodología
precisa. Entre los métodos utilizados;
se suele utilizar el dicromato de potasio
(Demanda Química de Oxigeno, DQO)
y el permanganato de potasio (Índice
de Oxidabilidad). [1]
En general la degradación de las
sustancias orgánicas por medio de los
test químicos es diferente y los
resultados son difíciles de comparar a
los obtenidos en los test biológicos.
Algunas de las formas de materia
orgánica mas comunes en las aguas
son:
• Lípidos
• Proteínas
• Carbohidratos
• Alcoholes
• Ácidos carbónicos
La mayoría de la materia orgánica que
contamina el agua procede de
desechos de alimentos, de aguas
negras domésticas y de fábricas, y es
descompuesta por bacterias,
protozoarios y diversos organismos
mayores. Ese proceso de
descomposición ocurre tanto en el agua
como en la tierra y se lleva a cabo
mediante reacciones químicas que
requieren oxígeno para transformar
sustancias ricas en energía en
sustancias pobres en energía. El
oxígeno disuelto en el agua puede ser
consumido por la fauna acuática a una
velocidad mayor a la que es
reemplazado desde la atmósfera, lo
que ocasiona que los organismos
acuáticos compitan por el oxígeno y en
consecuencia se vea afectada la
distribución de la vida acuática.
Una medida cuantitativa de la
contaminación del agua por materia
orgánica (sirve como nutriente y
requiere oxígeno para su
descomposición) es la determinación
de la rapidez con que la materia
orgánica nutritiva consume oxígeno por
la descomposición bacteriana y se le
denomina Demanda Bioquímica de
Oxígeno (DBO). La DBO es afectada
por la temperatura del medio, por las
clases de microorganismos presentes,
por la cantidad y tipo de elementos
nutritivos presentes. Si estos
factores son constantes, la
velocidad de oxidación de la
materia orgánica se puede
expresar en términos del tiempo
de vida media (tiempo en que
descompone la mitad de la
cantidad inicial de materia
orgánica) del elemento nutritivo.
[1]
DEMANDA BIOQUIMICA DE
OXIGENO DBO5
Demanda bioquímica de oxígeno
(DBO5): Es una estimación de la
cantidad de oxígeno que requiere
una población microbiana
heterogénea para oxidar la
materia orgánica de una muestra
de agua en un periodo de 5 días.
El método se basa en medir el
oxígeno consumido por una
población microbiana en
condiciones en las que se ha
inhibido los procesos fotosintéticos
de producción de oxígeno en
condiciones que favorecen el
desarrollo de los microorganismos.
+ . → +
Para muestras de un origen
específico, la DQO se puede
relacionar empíricamente con
la DBO, el carbono orgánico o
la materia orgánica; la prueba
se usa para controlar y
monitorear después que se ha
establecido la correlación. [4]
Relación de dilución entre DQO y DBO5, para la
realización de la DBO5
PRINCIPIO
El método se basa en medir la cantidad
de oxígeno que requieren los
microorganismos para efectuar la
oxidación de la materia orgánica
presente en aguas naturales y
residuales y se determina por la
diferencia entre el oxígeno disuelto
inicial y el oxígeno disuelto al cabo de
cinco días de incubación a 20°C. [3]
�
�
→
Método de determinación de materia orgánica
biodegradable por medio de la prueba de DBO.
Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales,
2008.
CINETICA DEL PROCESO
La cantidad de oxigeno remanente en
un tiempo determinado es la Demanda
Bioquímica de Oxigeno a ese tiempo.
Como ya se ha mencionado
anteriormente, esta medida de la DBO
es proporcional a la cantidad
de material orgánico biodegradable o
Sustrato.
DQO (mg/L O2) DBO (mg/L O2)
1-4 Directa
5-9 50%
10-14 30%
15-24 15%
25-49 10%
50-99 5%
100-199 2%
200-399 1%
<400 0.5%
La velocidad de consumo de
sustrato (determinado por el
contenido de oxígeno disuelto o
DBO a un tiempo específico),
sigue una cinética de primer
orden, lo cual matemáticamente
se puede establecer de la
siguiente manera:
−
�
�
= �
Esto significa que la velocidad de
disminución de concentración de
sustrato es directamente
proporcional a la concentración de
sustrato. Como no se puede medir
directamente la concentración de
sustrato al tiempo t, se determina
la cantidad de oxigeno consumido
en este tiempo o DBO. De esta
manera la
ecuación queda:
−
�
=
En donde L representa la DBO.
Arreglando esta ecuación:
−
= �
Integrando esta ecuación para los
límites Li para un tiempo t y Lo
para un tiempo t=0
− ln
�
�
= �
�
�
= −��
� = � −��
Li = DBO remanente a un tiempo t
Lo = DBO inicial o cuando t=0.
se considera la máxima demanda
bioquímica de oxígeno, ya que es
cuando la cantidad de sustrato es
máxima.
k = Constante especifica de velocidad
de reacción
La DBO ejercida a un tiempo t (yi) es
igual a la diferencia entre Lo y Li
yi= Lo-Li
yt= Lo- Lo −��
= Lo (1- −
)
Experimentalmente se ha encontrado
que para las aguas superficiales y
residuales k≈0.23 d-1. Para aguas de
otro tipo, como por ejemplo las aguas
producidas por industrias k varía de
0.12 a 0.7 d-1. El valor de k tiene un
efecto determinante en la velocidad de
reacción o de consumo de sustrato
(oxigeno).
DETERMINACION
Antes de realizar la fijación del oxígeno
de las muestras, se debe medir el
oxígeno disuelto (en mg/L). El oxígeno
disuelto se puede determinar mediante
el uso de un aparto llamado oxímetro o
de con el método de Winkler, en este
caso se utilizará el método de Winkler
OXIGENO DISUELTO POR METODO
DE WINKLER
En medio básico una solución de
sulfato manganoso produce un
precipitado floculento de
hidróxido de manganeso II. [2]
� + → + � −
Si hay oxígeno en el medio, éste
reacciona con el hidróxido de
manganeso II y produce
dióxido de manganeso IV hidratado
(precipitado marrón, esta reacción es
conocida como “fijación del oxígeno”).
+ . → +
Una vez terminada la reacción anterior
se acidifica la solución y se disuelve el
precipitado.
En presencia de yodo este se
oxida y el dióxido de manganeso
IV se reduce a manganeso II.
Por cada equivalente de iodo
oxidado hay un equivalente de
oxígeno. [4]
∗ + −
+ +
→ +
+ +
Finalmente, el yodo liberado se
titula con tiosulfato, y se utiliza
almidón como indicador (el iodo
forma un complejo azul con el
almidón, el ioduro no). Hay un
equivalente de tiosulfato por
equivalente de iodo. El anión
tiosulfato se oxida a anión
tetrationato. [2]
+ � −
→ � −
+ −
INTERFERENCIAS EN LA
DETERMINACION
• Existen numerosas
interferencias en la prueba
del OD, estas incluyen los
agentes oxidantes o
reductores, los iones
nitrato, ferroso y la materia
orgánica. Los
procedimientos más usados
para eliminar las
interferencias son: la
modificación del azida para
los nitritos; la modificación
del permanganato para el
hierro ferroso, la
modificación de la
floculación con alumbre
para los sólidos
suspendidos, y la
modificación de la
floculación con sulfato de
cobre-ácido sulfámico
aplicada para muestras de
lodos activados. [1]
• La modificación del azida
no es aplicable bajo las
siguientes condiciones: (a)
muestras que contengan
sulfito, tiosulfato,
politionato, cantidades
apreciables de cloro libre o
hipoclorito; (b) muestras con
concentraciones altas de sólidos
suspendidos; (c) muestras que
contengan sustancias orgánicas
fácilmente oxidables en solución
fuertemente alcalina, o que sean
oxidadas por yodo libre en
solución ácida; (d) aguas
residuales domésticas sin tratar;
y (e) interferencias de color que
incidan en la detección del punto
final. En los casos de
inaplicabilidad de la modificación
del azida, se debe usar el
método electrométrico para la
evaluación de OD.
• Ciertos agentes oxidantes
liberan yodo a partir del yoduro
(interferencia positiva) y algunos
agentes reductores transforman
el yodo en yoduro (interferencia
negativa); la mayor parte de la
materia orgánica se oxida
parcialmente cuando se acidifica
el precipitado de manganeso
oxidado, lo que causa errores
negativos.
• En presencia de 100 a 200 mg
de hierro férrico/L el método es
aplicable si se agrega 1 mL de
solución de KF antes de
acidificar la muestra, y si esta
adición no interfiere en la
titulación. Se elimina la
interferencia de Fe(III) por
acidificación con ácido fosfórico
(H3PO4) de 85 a 87% en lugar
de usar el ácido sulfúrico
(H3PO4); este procedimiento no
ha sido probado para
concentraciones de Fe(III)
mayores de 20 mg/L.
CONTAMINACION CON MATERIA
ORGANICA BIODEGRADABLE Y
EFECTOS SOBRE LA SALUD
Contaminación del agua por
microorganismos patógenos
Por regla general, se considera que el
agua es aceptable para beber si:
a) Contiene menos de 10
bacterias intestinales en cada
litro de agua;
b) Si no presenta mal sabor, olor,
color o turbiedad;
c) Si no contiene impurezas
químicas en concentraciones
que puedan ser peligrosas
para la salud del consumidor;
d) Si no son corrosivas con
respecto al sistema de
conducción del agua, y
e) Si no provienen de sistemas
acuíferos sujetos a
contaminación por aguas
negras u otros contaminantes.
El hombre vive en relación íntima
con los microorganismos sobre su
piel y en su sistema digestivo. En
estado de salud, los humanos y
los microbios viven juntos para
beneficio mutuo. Sin embargo,
algunas personas sanas viven en
armonía con organismos que
pueden resultar patógenos para
otros. Por ejemplo, algunas
personas están adaptadas a las
aguas con bacilos que provocan
disentería en otras personas. Por
otra parte, resulta muy fácil
contaminar el agua con
microorganismos como las
bacterias intestinales por lo que es
muy difícil mantener el agua
potable libre de bacterias
intestinales y además eliminarlas
no es posible, ni benéfico y resulta
muy costoso. Las bacterias
coliformes son microorganismos
inofensivos para el hombre y
residen en su intestino grueso y
abundan en la materia fecal.
Forman parte de los desechos de
las aguas negras y no se
desarrollan en el agua, de manera
que un recuento de las bacterias
coliformes constituye un indicio del
grado de contaminación de esas
aguas. [3]
Se considera que el número de
microorganismos portadores de
enfermedad en el agua es proporcional
al número total de microorganismos y
que una cantidad total baja representa
un menor riesgo de contraer una
enfermedad. Sin embargo, se han dado
casos en que enfermedades virales han
sido trasmitidas por aguas que cumplen
estrictamente con las normas de control
de bacterias.
Por consiguiente, la presencia de que
cualquier impureza típica de las aguas
negras, inclusive si no son perjudiciales
en sí mismas, implica que el agua en
que se encuentran no deja de ser
fuente peligrosa de enfermedad.[3]
El agua contaminada puede estar
sucia, mal oliente, ser corrosiva, de mal
sabor o poco apta para lavar la ropa
con ella. Sin embargo, para el hombre
el efecto más perjudicial del agua
contaminada ha sido la transmisión de
enfermedades por microorganismos
que pueden habitar en ella. Por
ejemplo, la fiebre tifoidea causada por
la bacteria salmonella typhi, la cólera
causada por la bacteria Vibrio cholerae
, la disentería provocada por parásitos
como las amibas Entamoeba histolítica
y la bacteria Shigella, la gastroenteritis
causada por virus, bacterias y
protozoarios, la hepatitis infecciosa
causada por el virus de la hepatitis y la
poliomielitis causada por el virus de la
poliomielitis.
TIPOS DE BACTERIAS
ANAEROBIAS UTILIZADAS PARA LA
DETERMINACION DE LA DBO5
Tratamiento Anaerobio
La digestión anaerobia es un proceso
de transformación y no de destrucción
de la materia orgánica, como no hay
presencia de un oxidante en el proceso,
la capacidad de transferencia de
electrones de la materia orgánica
permanece intacta en el metano
producido. En vista de que no hay
oxidación, se tiene que la DQO
teórica del metano equivale a la
mayor parte de la DQO de la
materia orgánica digerida (90 a
97%), una mínima parte de la
DQO es convertida en lodo (3 a
10%). En las reacciones
bioquímicas que ocurren en la
digestión anaerobia, solo una
pequeña parte de la energía libre
es liberada, mientras que la mayor
parte de esa energía permanece
como energía química en el
metano producido.
DEGRADACIÓN ANAEROBIA
DE LA MATERIA ORGÁNICA
La degradación anaerobia de la
materia orgánica requiere la
intervención de diversos
grupos de bacterias facultativas y
anaerobias estrictas, las cuales
utilizan en forma
secuencial los productos
metabólicos generados por cada
grupo. La digestión anaerobia
de la materia orgánica involucra
tres grandes grupos tróficos:
1. Hidrólisis
Grupo I: bacterias hidrolíticas
2. Acidogénesis
Grupo I: bacterias
fermentativas
• Enterobacteriaceae
• Bacillus,
Peptostreptococcus,
• Propionibacterium
• Bacteroides
• Micrococcus
• Clostridium
• Clostridium
• Peptococcus,
• Bifidobacterium
• Staphylococcus
• Acetogénesis
Grupo II: bacterias acetogénicas
• Syntrophomonas
sapovorans
• Syntrophobacter wolinii
• Syntromonas wolfei
• Syntrophospara bryantii
• Syntrophus buswellii
3. Metanogénesis
Grupo III: bacterias metanogénicas
• Methanosarcina
• Methanosaeta (Methanotrix)
VALORES DE DBO5
El agua potable tiene una DBO5 de
0.75 a 1.5 ppm de oxígeno y se
considera que el agua está
contaminada si la DBO es mayor de 5
ppm. Las aguas negras municipales
contienen entre 100 y 400 ppm, pero
los desechos industriales y los
agrícolas contienen niveles de DBO del
orden de miles de ppm. La reducción
de los niveles de DBO se hace
mediante tratamiento de aguas negras.
[4]
TIPO DE AGUA DBO5(mg/L)
Agua potable 0.75 a 1.5
Agua poco
contaminada
5 a 50
Agua potable
negra municipal
100 a 400
Residuos
industriales
500 a 10000
Fondo para la comunicación y educación ambiental,
A.C., 8 de noviembre 2007.
METODOLOGIA
MUESTREO
Para la determinación de DQO y DBO5
se tomó una sola muestra de
aproximadamente 50 ml de agua
residual de un caño ubicado en la
carrera 7ma con 47 llenando frasco
color ámbar de muestra hasta tope
para evitar que quedara oxigeno dentro
del frasco color ámbar, esto con la
finalidad de encontrar materia orgánica
en buena cantidad para así poder
realizar una buena determinación de
los parámetros mencionados
anteriormente.
DQO
Se transfirieron 12 ml de nuestra
muestra al balón de reflujo,
seguido se agregaron 5g de
HgSO4, por lo cual nuestra
muestra tomo una coloración
amarillenta, después de esto se le
agregó 1ml de reactivo Ag2SO4,
se agito suavemente, se dejó
enfriar por un momento y
posteriormente se le agregaron
6ml de K2Cr2O7 a 0.0417M y se
mezcló, luego se le agregó 6 ml de
H2SO4 concentrado.
Se dejó transcurrir en el reflujo
durante1 hora y media, seguido de
esto se dividió la muestra en
alícuotas de 7ml y se pasó a medir
el exceso de K2Cr2O7 mediante
titulación por triplicado con FAS a
0.25 M, usando fenolftaleína como
indicador, pasando nuestra
muestra de color verdoso a
azulado y finalmente a rojizo al
final de nuestra titulación,
posteriormente se realizaron los
cálculos correspondientes para la
determinación de la DQO.
DBO5
Después de obtener el factor de
dilución en base a los resultados
de la DQO (en este caso al 5%),
se realizó la preparación del agua
de dilución, se tomaron 5ml de
nuestra muestra y se le agregaron
10 ml de MgSO4, 10 ml de FeCl3,
10 ml de CaCl2 y se aforo a 1 L
con agua destilada. Se realizó el
mismo procedimiento para el agua
de dilución del blanco, pero
usando agua destilada en lugar de
muestra.
Posteriormente el agua de dilución
se separó en dos volúmenes de
50 ml, para la determinación de
ODi y ODf, se tomaron 50 ml de
nuestra agua de dilución, se le
agregaron 0.5 ml de MnSO4,
luego se le agregó 0.5 ml de
Álcali-Yoduro de Azida, posterior a
esto nos formó un precipitado de
coloración naranja, lo cual nos indicó la
presencia de O2, al observar la
coloración se agregaron 0.5 ml de
H2SO4 concentrado, se esperaron 5
minutos, se dividieron en alícuotas de
15 ml y se agregaron 0.5 ml de almidón
como indicador, lo cual torno la alícuota
a un color azul fuerte, y se pasó a
valorar por triplicado con Na2S2O3 a
0.025 M hasta viraje a incoloro. A partir
del volumen de Na2S2O3 gastado se
determinó el ODi. Se realizo tanto para
muestra como para blanco.
Simultáneamente se tomaron # ml de
nuestra agua de dilución y se colocaron
en un tubito Falcon, el cual se llevó a
incubación por 5 días a 25°
C, después
de los 5 días se repitió la volumetría
(Método de Winkler) para la
determinación de ODf tanto de muestra
como de blanco. Después de obtener el
volumen de Na2S2O3 gastado se
determinó el ODf y de ahí la DBO5.
RESULTADOS
DQO
Tabla 1. FAS gastado en titulación de
muestra
Tabla 2. FAS gastado en titulación del
blanco.
DQO= 93.333
MUESTRA FAS 0.25 M (ml)
1 1.7
2 1.7
3 1.7
MUESTRA FAS 0.25 M (ml)
1 2.5
2 2.3
BBO5
Con un valor de DQO de 93.333
la dilución se realiza al 5%
Tabla 3. Relación DQO con DBO5
para realizar dilución.
Oxígeno disuelto inicial (ODi)
Tabla 4. Na2S2O3 gastado en
titulación de muestra.
Tabla 5. Na2S2O3 gastado en
titulación de blanco.
Oxígeno disuelto final (ODf)
Tabla 6. Na2S2O3 gastado en
titulación de la muestra.
Tabla 7. Na2S2O3 gastado en titulación de
blanco.
Tabla 8. ODi y ODf en blanco y muestra
DBO5=1008.88
CALCULOS
DQO
DQO= 93.333
DBO5
Oxígeno disuelto inicial (ODi)
Muestra
� =
�
Blanco
�
=
. (
. � � �
)
�
� Na S O
�
�
(
�
�
)
.
DQO (mg/L O2) DBO (mg/L O2)
1-4 Directa
5-9 50%
10-14 30%
15-24 15%
25-49 10%
50-99 5%
100-199 2%
200-399 1%
<400 0.5%
MUESTRA Na2S2O3 0.025 M(ml)
1 1.2
2 1.7
3 1.6
BLANCO Na2S2O3 0.025 M(ml)
1 0.6
2 0.6
3 0.7
MUESTRA
Na2S2O3 0.025 M
(ml)
1 2.2
2 1.85
3 2.2
BLANCO Na2S2O3 0.025 M(ml)
1 5
2 5
3 5
ODi (mg/L O2) ODf (mg/L O2)
Muestra 20 27.77777778
Blanco 8.444444444444 66.66666667
DQO
=
. − . (
. � ���
)
�
� ���
�
�
(
�
�
)
.
0
+ � +
→ −
+ � +
�� �2
=
�
=
�
= �
�
=
. (
. � � �
)
�
� Na S O
�
�
(
�
�
)
.
� = .
�
Oxígeno disuelto final (ODf)
Muestra
�
=
. (
. � � �
)
�
� Na S O
�
�
(
�
�
)
.
= .
�
Blanco
�
=
(
. � � �
)
�
� Na S O
�
�
(
�
�
)
.
= .
�
=
� − − � −
� � �
=
− . − . − .
� � �
= = .
= 1008.88
��
�
ANALISIS DE RESULTADOS
DQO
Con una DQO de 93.333 mg/L O2
la cual se puede tomar como
considerable, es fácil deducir la
presencia de materia orgánica de la
actividad antropogénica en la zona
donde se tomó la muestra, y se puede
también notar la gran importancia que
tiene nuestro agente químico en este
caso K2Cr2O7, el cual es un oxidante
fuerte, para la oxidación de la materia
orgánica presente.
DBO5
De los cálculos realizados se puede
decir que en la determinación de la
DBO5 hubo una interferencia cuando
se llevo nuestra muestra a incubación,
una probable causa es que se dejó un
pequeño espacio dentro del tubo
falcon, tanto para muestra como para
blanco, el cual al contener O2
incremento la cantidad de este mismo y
que en la valoración para determinar
ODf arrojo un valor más alto del
esperado.
CONCLUSIONES
• Se concluye que la muestra
analizada presenta gran
cantidad de materia orgánica, al
arrojar un valor
considerablemente alto de O2 en
la DQO
• El agua del caño de la carrera
7ma con 47, debido a su
ubicación, presenta tal cantidad
de materia orgánica, por la
actividad comercial y urbana en
donde se encuentra localizada.
• La DBO5 al igual que la DQO es
considerada como alta, ya que
se sabe que DQO≥DBO5 y
nuestro valor para DQO resulto
ser alto.
• Se requieren 2 o 3 análisis de
muestra más para obtener una
DBO5 mas confiable
• Se puede concluir que dentro de
la muestra hay una gran
posibilidad de existencia de
bacterias coliformes, los cuales
son microorganismos
inofensivos para el hombre
y residen en su intestino
grueso y abundan en la
materia fecal, esta materia
mencionada es abúndate
en nuestra muestra, ya que
fue tomada de un caño.
• Se considera que estas
aguas representan un alto
riesgo de contraer una
enfermedad, por la cantidad
de bacterias presentes en
ella, y por esto se considera
como no potable.
• Algunas de las
enfermedades que se
podrían contraer en caso de
consumir esta agua son la
fiebre tifoidea, causada por
la bacteria salmonella typhi,
la cólera causada por la
bacteria Vibrio cholerae, la
disentería provocada por
parásitos como las amibas
Entamoeba histolítica y la
bacteria Shigella, y la
gastroenteritis causada por
virus, bacterias y
protozoarios, la hepatitis
infecciosa causada por el
virus de la hepatitis y la
poliomielitis causada por el
virus de la poliomielitis.
BIBLIOGRAFIA
1. Rodier, J; análisis de las
aguas: aguas naturales, aguas
residuales, agua de mar,
Barcelona: Ediciones Omega,
S.A.
2. Sawyer, C.N. Química para la
ingeniería ambiental, Bogotá
Mc Graw Hill, 2001
3. AWWA, Back to Basics Guide to
Disinfection with Chlorine, Denver,
1991.
4. Ministerio de la protección social
ministerio de ambiente, vivienda y
desarrollo territorial resolución
número 2115 (22 jun 2007)
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  • 1. ANALISIS DE AGUAS DETERMINACION DE DQO Y DBO5 1 Laura Daniela Guerrero Zambrano 20142150076 1 Eduardo Saucillo Ramírez 20181150089 2 Marisol Ramos Rincón Universidad Distrital Francisco José de Caldas Química Ambiental -02 ,1 Estudiantes, 2 Profesor RESUMEN: Se realizó un análisis de una muestra de agua del caño de la calle 7ma con 47en la ciudad de Bogotá, Colombia, con la esperanza de encontrar alta cantidad de materia orgánica para de realizar la determinación de los diferentes parámetros químicos tales como; Demanda de Oxigeno(DQO) y Demanda Bioquímica de Oxigeno(DBO5). Los cuales son de suma importancia para determinar las cantidades necesarias de oxígeno para realizar la oxidación tanto de materia orgánica y materia orgánica biodegradable de un cuerpo de agua en general. De esto se obtuvo una DQO y DBO5 considerables lo que indica una alta cantidad de materia orgánica en la muestra. ABSTRACT: An analysis of a sample of water from the pipe of 7th Street with 47 was made in the city of Bogotá, Colombia, with the hope of finding a high amount of organic matter to perform the determination of the different chemical parameters such as; Oxygen Demand (COD) and Biochemical Oxygen Demand (BOD5). Which are of utmost importance to determine the necessary amounts of oxygen to perform the oxidation of both organic matter and biodegradable organic matter of a body of water in general. From this a considerable COD and BOD5 was obtained which indicates a high amount of organic matter in the sample. PALABRAS CLAVE: Demanda química de oxígeno, Demanda bioquímica de oxígeno, Bacterias anaerobias, Método de Winkler, Cinética, Materia orgánica. KEY WORDS: Chemical demand for oxygen, Biochemical oxygen demand, Anaerobic bacteria, Winkler method, Kinetics, Organic matter. INTRODUCCION DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO DQO 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. Es un método aplicable en aguas continentales (ríos, lagos o acuíferos), aguas negras, aguas pluviales o agua de cualquier otra procedencia que puedan contener una cantidad apreciable de materia orgánica. 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.[2]
  • 2. 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. Por esto la reproductividad de los resultados y su interpretación no pueden ser satisfechos más que en condiciones de metodología de ensayo bien definidas y estrictamente respetadas. + . → + Reacción de oxidación de la Materia Orgánica. METODO DE DETERMINACION La determinación de la DQO puede darse por detección fotométrica a 600 nm, o por reflujo cerrado y volumetría. En este caso se utilizará el método de reflujo cerrado y volumetría POR REFLUJO CERRADO Y VOLUMETRIA 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.[1] 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. Agente oxidante: El dicromato de potasio (K2Cr2O7) es el agente oxidante de elección ya que posee la capacidad de oxidar un amplio rango de sustancias orgánicas a CO2 y H2O. Para garantizar y poder medir la oxidación de toda la materia orgánica presente en las muestras el agente oxidante se utiliza en exceso. La acción del dicromato se ve favorecida en medio ácido y a altas temperaturas, condiciones en las cuales se lleva a cabo el ensayo.[3] + . . + − → + + + Oxidación de materia orgánica. + + � + + − → + + + � + Reacción de titulación con FAS. INTERFERENCIAS EN LA DETERMINACION • Los compuestos alifáticos volátiles de cadena lineal no se oxidan en cantidad apreciable, en parte debido a que están presentes en la fase de vapor y no entran en contacto con el líquido oxidante; tales compuestos se oxidan más efectivamente cuando se agrega Ag2SO4 como catalizador. Sin embargo, éste reacciona con los iones cloruro, bromuro y yoduro produciendo precipitados que son oxidados parcialmente.[2] • Las dificultades causadas por la presencia de los haluros pueden superarse en buena parte, aunque no completamente, por acomplejamiento antes del proceso de reflujo con sulfato de mercurio (HgSO4), que forma el haluro mercúrico
  • 3. correspondiente, muy poco soluble en medio acuoso. Si bien se especifica 1 g de HgSO4 para 50 mL de muestra, se puede usar una menor cantidad mientras se mantenga una relación HgSO4:Cl– de 10:1, cuando la concentración de cloruro sea menor de 2000 mg/L,. La técnica no se debe usar para muestras que contengan más de 2000 mg de Cl– /L; existen otros procedimientos diseñados para determinar la DQO en aguas salinas. • El nitrito (NO2 – ) tiene una DQO de 1,1 mg de O2/mg de NO2 – –N, y como las concentraciones de NO2 NO2 – en aguas rara vez son mayores de 1 o 2 mg NO2 – –N/L, esta interferencia es considerada insignificante y usualmente se ignora. Para evitar una interferencia significante debida al NO2 – , agregar 10 mg de ácido sulfámico por cada mg de NO2 – -N presente en el volumen de muestra usado; agregue la misma cantidad de ácido sulfámico al blanco de agua destilada. • Las especies inorgánicas reducidas, tales como ion ferroso, sulfuro, manganoso, etc., se oxidan cuantitativamente bajo las condiciones de la prueba; para concentraciones altas de estas especies, se pueden hacer las correcciones al valor de DQO obtenido, según los cálculos estequiométricos en caso de conocer su concentración inicial. • Las altas concentraciones de cloruro dan un sesgo positivo causado por la oxidación de los iones cloruro a cloro. La interferencia debido a iones cloruro se reduce –pero no se elimina totalmente- mediante la adición de sulfato de mercurio (II). Esto liga a los iones como complejo soluble de cloromercurato (II).[2] • El Manganeso puede dar un sesgo positivo cuando se utiliza detección fotométrica a 600 nm. Usando un equipo comercial de prueba con intervalo de 0 mg/L a 1 000 mg/L, el análisis por duplicado de una disolución de manganeso de 500 mg/L (como sulfato) dio como resultado valores de DQO de 1 080 mg/L y 1 086 mg/L, y de una disolución de manganeso de 50 mg/L (como sulfato) dio como resultado valores de DQO de 121 mg/L y 121 mg/L. El efecto es mucho menor con equipos con un intervalo inferior de 0 mg/L a 150 mg/L, a 440 nm. A esta longitud de onda la interferencia se expresa como un sesgo negativo. Para un equipo comercial de prueba con un intervalo de concentración de masa de 0 mg/L a 150 mg/L, el análisis por duplicado de una disolución de manganeso (como sulfato) de 500 mg/L dio como resultado valores de DQO de -7 mg/L y -8 mg/L. • Muchos hidrocarburos aromáticos y la piridina no se oxidan en grado apreciable. Algunas sustancias orgánicas volátiles pueden escapar a la oxidación debido a la evaporación. • Los iones amonio no se oxidan (el nitrógeno orgánico normalmente se convierte a iones amonio).
  • 4. CONTAMINACION POR MATERIA ORGANICA La estimación de la contaminación orgánica es un problema complejo y delicado, que precisa de las determinaciones y de los test. Debido a la naturaleza muy diversa de la materia orgánica y los diversos estados de degradación, no es posible considerar un único método o un solo test que pueda permitir hacerse cargo de la situación del problema. El balance se hará por comparación y relación de los resultados asociados a la verificación de las medidas de los componentes de la materia orgánica. La oxidación de la materia orgánica para dar anhídrido carbónico y agua, y la de los compuestos minerales del nitrógeno para las substancias cuaternarias, conducen a un consumo del oxígeno del agua, que es renovado por el oxígeno del aire. En principio, las materias orgánicas se utilizan como nutriente de los gérmenes aerobios; el nitrógeno con estado de oxidación superior (nitritos y nitratos), sirve a las nitro bacterias y nitrosomas. Todo el conjunto de reacciones puede conducir en un medio muy pobre en O2, como en las aguas estancadas, las bacterias que necesitan oxigeno lo retienen a expensas no solamente de los nitratos y nitritos sino a partir de los sulfatos con desprendimiento de sulfuro de hidrogeno. Estos fenómenos de oxidación que pueden tener lugar en la naturaleza son más difíciles de reproducir en el laboratorio y de obtener la degradación última de la materia orgánica. No obstante, para conseguir una oxidación más completa de la materia orgánica, se han desarrollado métodos químicos que utilizan reactivos más o menos enérgicos con una metodología precisa. Entre los métodos utilizados; se suele utilizar el dicromato de potasio (Demanda Química de Oxigeno, DQO) y el permanganato de potasio (Índice de Oxidabilidad). [1] En general la degradación de las sustancias orgánicas por medio de los test químicos es diferente y los resultados son difíciles de comparar a los obtenidos en los test biológicos. Algunas de las formas de materia orgánica mas comunes en las aguas son: • Lípidos • Proteínas • Carbohidratos • Alcoholes • Ácidos carbónicos La mayoría de la materia orgánica que contamina el agua procede de desechos de alimentos, de aguas negras domésticas y de fábricas, y es descompuesta por bacterias, protozoarios y diversos organismos mayores. Ese proceso de descomposición ocurre tanto en el agua como en la tierra y se lleva a cabo mediante reacciones químicas que requieren oxígeno para transformar sustancias ricas en energía en sustancias pobres en energía. El oxígeno disuelto en el agua puede ser consumido por la fauna acuática a una velocidad mayor a la que es reemplazado desde la atmósfera, lo que ocasiona que los organismos acuáticos compitan por el oxígeno y en consecuencia se vea afectada la distribución de la vida acuática. Una medida cuantitativa de la contaminación del agua por materia orgánica (sirve como nutriente y requiere oxígeno para su descomposición) es la determinación de la rapidez con que la materia orgánica nutritiva consume oxígeno por la descomposición bacteriana y se le denomina Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO). La DBO es afectada por la temperatura del medio, por las clases de microorganismos presentes, por la cantidad y tipo de elementos
  • 5. nutritivos presentes. Si estos factores son constantes, la velocidad de oxidación de la materia orgánica se puede expresar en términos del tiempo de vida media (tiempo en que descompone la mitad de la cantidad inicial de materia orgánica) del elemento nutritivo. [1] DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO DBO5 Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5): Es una estimación de la cantidad de oxígeno que requiere una población microbiana heterogénea para oxidar la materia orgánica de una muestra de agua en un periodo de 5 días. El método se basa en medir el oxígeno consumido por una población microbiana en condiciones en las que se ha inhibido los procesos fotosintéticos de producción de oxígeno en condiciones que favorecen el desarrollo de los microorganismos. + . → + Para muestras de un origen específico, la DQO se puede relacionar empíricamente con la DBO, el carbono orgánico o la materia orgánica; la prueba se usa para controlar y monitorear después que se ha establecido la correlación. [4] Relación de dilución entre DQO y DBO5, para la realización de la DBO5 PRINCIPIO El método se basa en medir la cantidad de oxígeno que requieren los microorganismos para efectuar la oxidación de la materia orgánica presente en aguas naturales y residuales y se determina por la diferencia entre el oxígeno disuelto inicial y el oxígeno disuelto al cabo de cinco días de incubación a 20°C. [3] � � → Método de determinación de materia orgánica biodegradable por medio de la prueba de DBO. Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales, 2008. CINETICA DEL PROCESO La cantidad de oxigeno remanente en un tiempo determinado es la Demanda Bioquímica de Oxigeno a ese tiempo. Como ya se ha mencionado anteriormente, esta medida de la DBO es proporcional a la cantidad de material orgánico biodegradable o Sustrato. DQO (mg/L O2) DBO (mg/L O2) 1-4 Directa 5-9 50% 10-14 30% 15-24 15% 25-49 10% 50-99 5% 100-199 2% 200-399 1% <400 0.5%
  • 6. La velocidad de consumo de sustrato (determinado por el contenido de oxígeno disuelto o DBO a un tiempo específico), sigue una cinética de primer orden, lo cual matemáticamente se puede establecer de la siguiente manera: − � � = � Esto significa que la velocidad de disminución de concentración de sustrato es directamente proporcional a la concentración de sustrato. Como no se puede medir directamente la concentración de sustrato al tiempo t, se determina la cantidad de oxigeno consumido en este tiempo o DBO. De esta manera la ecuación queda: − � = En donde L representa la DBO. Arreglando esta ecuación: − = � Integrando esta ecuación para los límites Li para un tiempo t y Lo para un tiempo t=0 − ln � � = � � � = −�� � = � −�� Li = DBO remanente a un tiempo t Lo = DBO inicial o cuando t=0. se considera la máxima demanda bioquímica de oxígeno, ya que es cuando la cantidad de sustrato es máxima. k = Constante especifica de velocidad de reacción La DBO ejercida a un tiempo t (yi) es igual a la diferencia entre Lo y Li yi= Lo-Li yt= Lo- Lo −�� = Lo (1- − ) Experimentalmente se ha encontrado que para las aguas superficiales y residuales k≈0.23 d-1. Para aguas de otro tipo, como por ejemplo las aguas producidas por industrias k varía de 0.12 a 0.7 d-1. El valor de k tiene un efecto determinante en la velocidad de reacción o de consumo de sustrato (oxigeno). DETERMINACION Antes de realizar la fijación del oxígeno de las muestras, se debe medir el oxígeno disuelto (en mg/L). El oxígeno disuelto se puede determinar mediante el uso de un aparto llamado oxímetro o de con el método de Winkler, en este caso se utilizará el método de Winkler OXIGENO DISUELTO POR METODO DE WINKLER En medio básico una solución de sulfato manganoso produce un precipitado floculento de hidróxido de manganeso II. [2] � + → + � − Si hay oxígeno en el medio, éste reacciona con el hidróxido de manganeso II y produce dióxido de manganeso IV hidratado (precipitado marrón, esta reacción es conocida como “fijación del oxígeno”). + . → + Una vez terminada la reacción anterior se acidifica la solución y se disuelve el precipitado.
  • 7. En presencia de yodo este se oxida y el dióxido de manganeso IV se reduce a manganeso II. Por cada equivalente de iodo oxidado hay un equivalente de oxígeno. [4] ∗ + − + + → + + + Finalmente, el yodo liberado se titula con tiosulfato, y se utiliza almidón como indicador (el iodo forma un complejo azul con el almidón, el ioduro no). Hay un equivalente de tiosulfato por equivalente de iodo. El anión tiosulfato se oxida a anión tetrationato. [2] + � − → � − + − INTERFERENCIAS EN LA DETERMINACION • Existen numerosas interferencias en la prueba del OD, estas incluyen los agentes oxidantes o reductores, los iones nitrato, ferroso y la materia orgánica. Los procedimientos más usados para eliminar las interferencias son: la modificación del azida para los nitritos; la modificación del permanganato para el hierro ferroso, la modificación de la floculación con alumbre para los sólidos suspendidos, y la modificación de la floculación con sulfato de cobre-ácido sulfámico aplicada para muestras de lodos activados. [1] • La modificación del azida no es aplicable bajo las siguientes condiciones: (a) muestras que contengan sulfito, tiosulfato, politionato, cantidades apreciables de cloro libre o hipoclorito; (b) muestras con concentraciones altas de sólidos suspendidos; (c) muestras que contengan sustancias orgánicas fácilmente oxidables en solución fuertemente alcalina, o que sean oxidadas por yodo libre en solución ácida; (d) aguas residuales domésticas sin tratar; y (e) interferencias de color que incidan en la detección del punto final. En los casos de inaplicabilidad de la modificación del azida, se debe usar el método electrométrico para la evaluación de OD. • Ciertos agentes oxidantes liberan yodo a partir del yoduro (interferencia positiva) y algunos agentes reductores transforman el yodo en yoduro (interferencia negativa); la mayor parte de la materia orgánica se oxida parcialmente cuando se acidifica el precipitado de manganeso oxidado, lo que causa errores negativos. • En presencia de 100 a 200 mg de hierro férrico/L el método es aplicable si se agrega 1 mL de solución de KF antes de acidificar la muestra, y si esta adición no interfiere en la titulación. Se elimina la interferencia de Fe(III) por acidificación con ácido fosfórico (H3PO4) de 85 a 87% en lugar de usar el ácido sulfúrico (H3PO4); este procedimiento no ha sido probado para concentraciones de Fe(III) mayores de 20 mg/L. CONTAMINACION CON MATERIA ORGANICA BIODEGRADABLE Y EFECTOS SOBRE LA SALUD Contaminación del agua por microorganismos patógenos Por regla general, se considera que el
  • 8. agua es aceptable para beber si: a) Contiene menos de 10 bacterias intestinales en cada litro de agua; b) Si no presenta mal sabor, olor, color o turbiedad; c) Si no contiene impurezas químicas en concentraciones que puedan ser peligrosas para la salud del consumidor; d) Si no son corrosivas con respecto al sistema de conducción del agua, y e) Si no provienen de sistemas acuíferos sujetos a contaminación por aguas negras u otros contaminantes. El hombre vive en relación íntima con los microorganismos sobre su piel y en su sistema digestivo. En estado de salud, los humanos y los microbios viven juntos para beneficio mutuo. Sin embargo, algunas personas sanas viven en armonía con organismos que pueden resultar patógenos para otros. Por ejemplo, algunas personas están adaptadas a las aguas con bacilos que provocan disentería en otras personas. Por otra parte, resulta muy fácil contaminar el agua con microorganismos como las bacterias intestinales por lo que es muy difícil mantener el agua potable libre de bacterias intestinales y además eliminarlas no es posible, ni benéfico y resulta muy costoso. Las bacterias coliformes son microorganismos inofensivos para el hombre y residen en su intestino grueso y abundan en la materia fecal. Forman parte de los desechos de las aguas negras y no se desarrollan en el agua, de manera que un recuento de las bacterias coliformes constituye un indicio del grado de contaminación de esas aguas. [3] Se considera que el número de microorganismos portadores de enfermedad en el agua es proporcional al número total de microorganismos y que una cantidad total baja representa un menor riesgo de contraer una enfermedad. Sin embargo, se han dado casos en que enfermedades virales han sido trasmitidas por aguas que cumplen estrictamente con las normas de control de bacterias. Por consiguiente, la presencia de que cualquier impureza típica de las aguas negras, inclusive si no son perjudiciales en sí mismas, implica que el agua en que se encuentran no deja de ser fuente peligrosa de enfermedad.[3] El agua contaminada puede estar sucia, mal oliente, ser corrosiva, de mal sabor o poco apta para lavar la ropa con ella. Sin embargo, para el hombre el efecto más perjudicial del agua contaminada ha sido la transmisión de enfermedades por microorganismos que pueden habitar en ella. Por ejemplo, la fiebre tifoidea causada por la bacteria salmonella typhi, la cólera causada por la bacteria Vibrio cholerae , la disentería provocada por parásitos como las amibas Entamoeba histolítica y la bacteria Shigella, la gastroenteritis causada por virus, bacterias y protozoarios, la hepatitis infecciosa causada por el virus de la hepatitis y la poliomielitis causada por el virus de la poliomielitis. TIPOS DE BACTERIAS ANAEROBIAS UTILIZADAS PARA LA DETERMINACION DE LA DBO5 Tratamiento Anaerobio La digestión anaerobia es un proceso de transformación y no de destrucción de la materia orgánica, como no hay presencia de un oxidante en el proceso, la capacidad de transferencia de electrones de la materia orgánica permanece intacta en el metano producido. En vista de que no hay
  • 9. oxidación, se tiene que la DQO teórica del metano equivale a la mayor parte de la DQO de la materia orgánica digerida (90 a 97%), una mínima parte de la DQO es convertida en lodo (3 a 10%). En las reacciones bioquímicas que ocurren en la digestión anaerobia, solo una pequeña parte de la energía libre es liberada, mientras que la mayor parte de esa energía permanece como energía química en el metano producido. DEGRADACIÓN ANAEROBIA DE LA MATERIA ORGÁNICA La degradación anaerobia de la materia orgánica requiere la intervención de diversos grupos de bacterias facultativas y anaerobias estrictas, las cuales utilizan en forma secuencial los productos metabólicos generados por cada grupo. La digestión anaerobia de la materia orgánica involucra tres grandes grupos tróficos: 1. Hidrólisis Grupo I: bacterias hidrolíticas 2. Acidogénesis Grupo I: bacterias fermentativas • Enterobacteriaceae • Bacillus, Peptostreptococcus, • Propionibacterium • Bacteroides • Micrococcus • Clostridium • Clostridium • Peptococcus, • Bifidobacterium • Staphylococcus • Acetogénesis Grupo II: bacterias acetogénicas • Syntrophomonas sapovorans • Syntrophobacter wolinii • Syntromonas wolfei • Syntrophospara bryantii • Syntrophus buswellii 3. Metanogénesis Grupo III: bacterias metanogénicas • Methanosarcina • Methanosaeta (Methanotrix) VALORES DE DBO5 El agua potable tiene una DBO5 de 0.75 a 1.5 ppm de oxígeno y se considera que el agua está contaminada si la DBO es mayor de 5 ppm. Las aguas negras municipales contienen entre 100 y 400 ppm, pero los desechos industriales y los agrícolas contienen niveles de DBO del orden de miles de ppm. La reducción de los niveles de DBO se hace mediante tratamiento de aguas negras. [4] TIPO DE AGUA DBO5(mg/L) Agua potable 0.75 a 1.5 Agua poco contaminada 5 a 50 Agua potable negra municipal 100 a 400 Residuos industriales 500 a 10000 Fondo para la comunicación y educación ambiental, A.C., 8 de noviembre 2007. METODOLOGIA MUESTREO Para la determinación de DQO y DBO5 se tomó una sola muestra de aproximadamente 50 ml de agua residual de un caño ubicado en la carrera 7ma con 47 llenando frasco color ámbar de muestra hasta tope para evitar que quedara oxigeno dentro del frasco color ámbar, esto con la finalidad de encontrar materia orgánica en buena cantidad para así poder realizar una buena determinación de los parámetros mencionados anteriormente.
  • 10. DQO Se transfirieron 12 ml de nuestra muestra al balón de reflujo, seguido se agregaron 5g de HgSO4, por lo cual nuestra muestra tomo una coloración amarillenta, después de esto se le agregó 1ml de reactivo Ag2SO4, se agito suavemente, se dejó enfriar por un momento y posteriormente se le agregaron 6ml de K2Cr2O7 a 0.0417M y se mezcló, luego se le agregó 6 ml de H2SO4 concentrado. Se dejó transcurrir en el reflujo durante1 hora y media, seguido de esto se dividió la muestra en alícuotas de 7ml y se pasó a medir el exceso de K2Cr2O7 mediante titulación por triplicado con FAS a 0.25 M, usando fenolftaleína como indicador, pasando nuestra muestra de color verdoso a azulado y finalmente a rojizo al final de nuestra titulación, posteriormente se realizaron los cálculos correspondientes para la determinación de la DQO. DBO5 Después de obtener el factor de dilución en base a los resultados de la DQO (en este caso al 5%), se realizó la preparación del agua de dilución, se tomaron 5ml de nuestra muestra y se le agregaron 10 ml de MgSO4, 10 ml de FeCl3, 10 ml de CaCl2 y se aforo a 1 L con agua destilada. Se realizó el mismo procedimiento para el agua de dilución del blanco, pero usando agua destilada en lugar de muestra. Posteriormente el agua de dilución se separó en dos volúmenes de 50 ml, para la determinación de ODi y ODf, se tomaron 50 ml de nuestra agua de dilución, se le agregaron 0.5 ml de MnSO4, luego se le agregó 0.5 ml de Álcali-Yoduro de Azida, posterior a esto nos formó un precipitado de coloración naranja, lo cual nos indicó la presencia de O2, al observar la coloración se agregaron 0.5 ml de H2SO4 concentrado, se esperaron 5 minutos, se dividieron en alícuotas de 15 ml y se agregaron 0.5 ml de almidón como indicador, lo cual torno la alícuota a un color azul fuerte, y se pasó a valorar por triplicado con Na2S2O3 a 0.025 M hasta viraje a incoloro. A partir del volumen de Na2S2O3 gastado se determinó el ODi. Se realizo tanto para muestra como para blanco. Simultáneamente se tomaron # ml de nuestra agua de dilución y se colocaron en un tubito Falcon, el cual se llevó a incubación por 5 días a 25° C, después de los 5 días se repitió la volumetría (Método de Winkler) para la determinación de ODf tanto de muestra como de blanco. Después de obtener el volumen de Na2S2O3 gastado se determinó el ODf y de ahí la DBO5. RESULTADOS DQO Tabla 1. FAS gastado en titulación de muestra Tabla 2. FAS gastado en titulación del blanco. DQO= 93.333 MUESTRA FAS 0.25 M (ml) 1 1.7 2 1.7 3 1.7 MUESTRA FAS 0.25 M (ml) 1 2.5 2 2.3
  • 11. BBO5 Con un valor de DQO de 93.333 la dilución se realiza al 5% Tabla 3. Relación DQO con DBO5 para realizar dilución. Oxígeno disuelto inicial (ODi) Tabla 4. Na2S2O3 gastado en titulación de muestra. Tabla 5. Na2S2O3 gastado en titulación de blanco. Oxígeno disuelto final (ODf) Tabla 6. Na2S2O3 gastado en titulación de la muestra. Tabla 7. Na2S2O3 gastado en titulación de blanco. Tabla 8. ODi y ODf en blanco y muestra DBO5=1008.88 CALCULOS DQO DQO= 93.333 DBO5 Oxígeno disuelto inicial (ODi) Muestra � = � Blanco � = . ( . � � � ) � � Na S O � � ( � � ) . DQO (mg/L O2) DBO (mg/L O2) 1-4 Directa 5-9 50% 10-14 30% 15-24 15% 25-49 10% 50-99 5% 100-199 2% 200-399 1% <400 0.5% MUESTRA Na2S2O3 0.025 M(ml) 1 1.2 2 1.7 3 1.6 BLANCO Na2S2O3 0.025 M(ml) 1 0.6 2 0.6 3 0.7 MUESTRA Na2S2O3 0.025 M (ml) 1 2.2 2 1.85 3 2.2 BLANCO Na2S2O3 0.025 M(ml) 1 5 2 5 3 5 ODi (mg/L O2) ODf (mg/L O2) Muestra 20 27.77777778 Blanco 8.444444444444 66.66666667 DQO = . − . ( . � ��� ) � � ��� � � ( � � ) . 0 + � + → − + � + �� �2 = � = � = � � = . ( . � � � ) � � Na S O � � ( � � ) .
  • 12. � = . � Oxígeno disuelto final (ODf) Muestra � = . ( . � � � ) � � Na S O � � ( � � ) . = . � Blanco � = ( . � � � ) � � Na S O � � ( � � ) . = . � = � − − � − � � � = − . − . − . � � � = = . = 1008.88 �� � ANALISIS DE RESULTADOS DQO Con una DQO de 93.333 mg/L O2 la cual se puede tomar como considerable, es fácil deducir la presencia de materia orgánica de la actividad antropogénica en la zona donde se tomó la muestra, y se puede también notar la gran importancia que tiene nuestro agente químico en este caso K2Cr2O7, el cual es un oxidante fuerte, para la oxidación de la materia orgánica presente. DBO5 De los cálculos realizados se puede decir que en la determinación de la DBO5 hubo una interferencia cuando se llevo nuestra muestra a incubación, una probable causa es que se dejó un pequeño espacio dentro del tubo falcon, tanto para muestra como para blanco, el cual al contener O2 incremento la cantidad de este mismo y que en la valoración para determinar ODf arrojo un valor más alto del esperado. CONCLUSIONES • Se concluye que la muestra analizada presenta gran cantidad de materia orgánica, al arrojar un valor considerablemente alto de O2 en la DQO • El agua del caño de la carrera 7ma con 47, debido a su ubicación, presenta tal cantidad de materia orgánica, por la actividad comercial y urbana en donde se encuentra localizada. • La DBO5 al igual que la DQO es considerada como alta, ya que se sabe que DQO≥DBO5 y nuestro valor para DQO resulto ser alto. • Se requieren 2 o 3 análisis de muestra más para obtener una DBO5 mas confiable • Se puede concluir que dentro de la muestra hay una gran posibilidad de existencia de bacterias coliformes, los cuales
  • 13. son microorganismos inofensivos para el hombre y residen en su intestino grueso y abundan en la materia fecal, esta materia mencionada es abúndate en nuestra muestra, ya que fue tomada de un caño. • Se considera que estas aguas representan un alto riesgo de contraer una enfermedad, por la cantidad de bacterias presentes en ella, y por esto se considera como no potable. • Algunas de las enfermedades que se podrían contraer en caso de consumir esta agua son la fiebre tifoidea, causada por la bacteria salmonella typhi, la cólera causada por la bacteria Vibrio cholerae, la disentería provocada por parásitos como las amibas Entamoeba histolítica y la bacteria Shigella, y la gastroenteritis causada por virus, bacterias y protozoarios, la hepatitis infecciosa causada por el virus de la hepatitis y la poliomielitis causada por el virus de la poliomielitis. BIBLIOGRAFIA 1. Rodier, J; análisis de las aguas: aguas naturales, aguas residuales, agua de mar, Barcelona: Ediciones Omega, S.A. 2. Sawyer, C.N. Química para la ingeniería ambiental, Bogotá Mc Graw Hill, 2001 3. AWWA, Back to Basics Guide to Disinfection with Chlorine, Denver, 1991. 4. Ministerio de la protección social ministerio de ambiente, vivienda y desarrollo territorial resolución número 2115 (22 jun 2007)