PRÁTICA 1

1. Introducción

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO5). Este parámetro se aplica a las aguas residuales y, en menor medida, a las aguas superficiales. Es la cantidad de O2 consumido (durante 5 días en oscuridad y a una temperatura de 20 ºC), para oxidar la materia orgánica presente en el agua por medio de procesos aerobios (biodegradación).

El procedimiento para su determinación es el siguiente. Se coloca una pequeña cantidad de agua residual en una botella de DBO. Se llena totalmente la botella agregando agua saturada con Oxígeno Disuelto y los Nutrientes requeridos. Esta disolución se mide con un oxímetro para ver la concentración de oxígeno disuelto o bien se determina en laboratorio.

La DBO5 de la muestra es la diferencia entre la concentración de oxígeno disuelto al inicio de la prueba y la concentración una vez finalizada la misma, dividido entre el volumen de muestra usada. La DBO se expresa en mg/l.

Figura 1. Proceso para determinar la DBO5.

La DBO5 en aguas residuales suele variar entre 200 y 400 mg/l. Los valores más elevados normalmente corresponden a poblaciones pequeñas con gran abundancia de agua, riego de calles, sistemas de distribución deficientes que inciden en la red de alcantarillado, presencia industrial… En cuanto a los valores máximos admisibles del DBO5, el Reglamento en Materia de Contaminación Hídrica establece los siguientes límites:

Cuadro 1. Límites máximos permisibles de la concentración de la DBO5.

2. Fundamentos

La medida de la DBO consiste en determinar la reducción de la concentración del O2 disuelto de la muestra, como consecuencia de la degradación microbiana de la materia orgánica presente en dicha muestra. Esta materia orgánica es considerada como biodegradable. Por tanto, la medida es necesario contar con recipientes totalmente estancos respecto al aire.

La determinación del O2 se hace utilizando un método estándar como el método de Winkler. También es posible seguir la evolución del contenido de O2. La diferencia de concentración de O2 disuelto entre el valor inicial y el valor medido es la demanda de O2. Si se representa las medidas diarias de la DBO frente al número de días, se obtiene una curva asintótica con el valor máximo que podría dar la muestra. De la presentación de los datos podemos calcular el coeficiente de velocidad de reacción K por métodos gráficos o analíticos. La curva se vuelve cada vez más horizontal a medida que progresa el tiempo. Por extrapolación de la curva en la horizontal, podemos calcular el valor último, denominado valor limitante de la DBO ó DBOL.

3. Interpretación de resultados

Recopilar en una única tabla, todos los resultados obtenidos durante la práctica (muestra, medidas diarias, volumen de la muestra, factor, DBO5).

Nuestros resultados:

+: Valores de DBO tan altos que el medidor no los muestra, superiores a

45mg/L aproximadamente.

-: Valores de DBO tan bajos que el medidor no lo muestra, inferiores a

0,6mg/L aproximadamente.

Muestra No Diluida DBO5>45mg/L

DíaVolumen de

Muestra (ml)

FactorValor del Medidor DBO (mg/L)

1 428 1 8 82 428 1 19 193 428 1 + +4 428 1 + +5 428 1 + +

Muestra Diluida DBO5=18mg/L

DíaVolumen de

Muestra (ml)

FactorValor del Medidor DBO (mg/L)

1 214 2 - -2 214 2 3 63 214 2 4 84 214 2 7 145 214 2 9 18

Representar los resultados de esta práctica, de manera que pueda estimarse la DBOL.

Los resultados que nosotros obtuvimos no son muy útiles para el cálculo de la DBOL porque presentan un comportamiento lineal en los primeros valores por lo que se debería haber diluido más la muestra para realizar este estudio. Incluso en el caso de la concentrada solamente contamos con 2 valores que no son útiles para la estimación mencionada.No obstante los resultados de la muestra diluida no son del todo inservibles y aunque se deberían haber diluido más hemos decidido utilizar estos resultados de la muestra diluida junto con los de muestras diluidas de otros grupos que han dado un resultado aceptable, dentro de un rango utilizable y suficientes datos. Pero recalco en que lo correcto es una muestra más diluida porque todas tienen un comportamiento lineal y lo que se va a demostrar es una estimación y muestra de cómo se obtiene la DBOL.Resultados que vamos a emplear:

Calcularemos la DBOL con el método de los mínimos cuadrados:

Resolvemos el siguiente sistema de ecuaciones:

N·a + b· ∑ (y) – ∑ (y’)=0A·∑ (y) + b·∑(y2) – ∑(yy’)=0

En el que N es el número de valores, y es la DBO media, -b es la constante de velocidad y -a/b del valor de L (el número de días para alcanzar la DBOL.

DBO de cada Muestra (mg/L) DBO media

(mg/L)Días M2 M4 M6

1 - - - -

2 0 3 1 1,33

3 1 4 3 2,67

4 4 7 7 6

5 10 9 14 11

Factor 2 2 2 2

Volumen (ml) 214 214 214 214

DBO5 (mg/L) 20 18 28 22

Y Y^2 Y' YY'0 0 0 0

2,666667

7,11111111

1,333333

3,555556

5,333333

28,4444444

1,333333

7,111111

12 1443,33333

3 4022 484 5 110

b=0,2197 y a=0,3547. Por tanto k=-0,2197mg/L·día y DBOL=-1,6146

Podemos ver que los resultados obtenidos fueron inadecuados para la obtención de la DBOL ya que los valores obtenidos no eran correctos.

Además se ha usado el factor 2 pero realmente según el volumen utilizado se debía haber aplicado un valor entre 5 y 10 según la tabla del manual. No obstante como los resultados eran tan problemáticos pretendimos que era un 2 para demostrar cómo se deberían haber realizado los cálculos del método de mínimos cuadrados.

Discutir de acuerdo la posible procedencia de las muestras, utilizar referencias adecuadas para realizar esta evaluación.

El agua que hemos tratado en esta práctica procedía de unas aguas residuales próximas que no habían sido prácticamente tratadas y por ello el contenido en materia orgánica era tan elevado. Esto lo podemos ver en el hecho de que pese a haber diluido la muestra en un 50% sigue teniendo valores altos de DBO teniendo en cuenta además el factor adecuado (5-10) o el factor 2 los valores describen una linealidad que indica que no fue diluida lo suficiente.

4. Conclusiones

No DiluidaLa muestra “No Diluida” alcanzó valores de DBO excesivamente altos al tercer día siguiendo un comportamiento aproximadamente exponencial por tanto, no obtuvimos datos suficientes para trabajar adecuadamente. No obstante, fueron suficientes para estimar mediante el comportamiento lineal que la DBO el quinto día superará 25mg/L. Por ello el contenido en materia orgánica era excesivamente alto no se puede verter.

DiluidaEn la gráfica se puede contemplar que representa un comportamiento lineal (DBO) con el tiempo. Los valores al quinto día son superiores a 25 mg/l si le aplicamos a las medidas el factor adecuado entre 5 y 10 pero si le aplicamos 2 pueden aparentar ser falsamente inferior. Por tanto esta tampoco se podría verter. Sin embargo, no se trata de una purificación eficaz ya que en el proceso se está utilizando el doble de agua, es decir, aumenta el volumen con agua limpia y así disminuir la concentración de materia orgánica y disminuir la DBO.

Los resultados de esta práctica demuestra que no se ha diluido lo suficiente la muestra por lo que se deberían haber realizado diluciones sucesivas si no se conocía el contenido aproximado de materia orgánica. El volumen utilizado se debería haber ceñido a la tabla y así elegir con mayor facilidad el factor.

Cuando se trabaja con resultados no suficientemente diluidos no se puede estimar la DBO limitante porque el comportamiento no es logarítmico y por tanto no se estabiliza aunque se extrapole.

Al no diluir la muestra el medidor de la botella obtuvo valores de DBO que no pudo medir por ser muy altos. Esto es otra razón por la que elegir la dilución adecuada es importante.

Los valores de DBO de la muestra disuelta de los primeros días eran demasiado bajos para que el sensor los midiese por lo que también hay que tenerlo en cuenta y tal vez modificar la sensibilidad del sensor o dejar algunos días más.

Pese a todo este es un método sencillo para conocer la calidad de unas aguas y saber si se pueden verter pero se debe vigilar las conclusiones anteriores.

5. Bibliografía

Libro:

- Oscar Delgadillo, Alan Camacho, Luis F. Pérez y Mauricio Andrade (2010), Depuración de aguas residuales por medio de humedales artificiales, Serie Técnica