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Los indicadores de calidad de las aguas residuales son metodologías de prueba de laboratorio para evaluar la idoneidad de las aguas residuales para su eliminación o reutilización. Las pruebas seleccionadas y los resultados deseados varían según el uso previsto o la ubicación de descarga. Las pruebas miden las características físicas, químicas y biológicas de las aguas residuales.

Las pruebas determinarán la calidad de estas aguas residuales.

Características físicas [ editar ]

Temperatura [ editar ]

Los organismos acuáticos no pueden sobrevivir fuera de rangos de temperatura específicos. La escorrentía de riego y el enfriamiento por agua de las centrales eléctricas pueden elevar las temperaturas por encima del rango aceptable para algunas especies. La temperatura elevada también puede causar una floración de algas que reduce los niveles de oxígeno. ( Ver contaminación térmica ). La temperatura se puede medir con un termómetro calibrado . [1] : 125–126

Sólidos [ editar ]

El material sólido en las aguas residuales se puede disolver, suspender o sedimentar. El total de sólidos disueltos o TDS (a veces llamado residuo filtrable) se mide como la masa de residuo que queda cuando se evapora un volumen medido de agua filtrada . La masa de sólidos secos que queda en el filtro se denomina sólidos suspendidos totales (TSS) o residuo no filtrable. Los sólidos sedimentables se miden como el volumen visible acumulado en el fondo de un cono Imhoff después de que el agua se haya sedimentado durante una hora. [1] : 89–98 La turbidez es una medida de la capacidad de dispersión de la luz de la materia suspendida en el agua. [1] : 131-137 La salinidad mide la densidad del aguao los cambios de conductividad causados ​​por los materiales disueltos. [1] : 99–100

Características químicas [ editar ]

Prácticamente cualquier sustancia química se puede encontrar en el agua, pero las pruebas de rutina se limitan comúnmente a unos pocos elementos químicos de importancia única.

Hidrógeno [ editar ]

El agua se ioniza en cationes de hidronio (H 3 O) y aniones de hidroxilo (OH) . La concentración de hidrógeno ionizado (como agua protonada) se expresa como pH . [1] : 406–407

Oxígeno [ editar ]

La mayoría de los hábitats acuáticos están ocupados por peces u otros animales que requieren ciertas concentraciones mínimas de oxígeno disuelto para sobrevivir. Las concentraciones de oxígeno disuelto se pueden medir directamente en las aguas residuales, pero la cantidad de oxígeno potencialmente requerida por otros productos químicos en las aguas residuales se denomina demanda de oxígeno. Disuelto o suspendido oxidableEl material orgánico de las aguas residuales se utilizará como fuente de alimento. El material finamente dividido está disponible para los microorganismos cuyas poblaciones aumentarán para digerir la cantidad de alimento disponible. La digestión de este alimento requiere oxígeno, por lo que el contenido de oxígeno del agua finalmente disminuirá en la cantidad necesaria para digerir el alimento disuelto o suspendido. Las concentraciones de oxígeno pueden caer por debajo del mínimo requerido por los animales acuáticos si la tasa de utilización de oxígeno excede el reemplazo por oxígeno atmosférico. [2]

Básicamente, la reacción de oxidación bioquímica se puede escribir como:

Material oxidable + bacterias + nutriente + O 2 → CO 2 + H 2 O + inorgánicos oxidados como NO 3 - o SO 4 2−

El consumo de oxígeno mediante la reducción de productos químicos como sulfuros y nitritos se tipifica de la siguiente manera:

S 2− + 2 O 2 → SO 4 2−
NO 2 - + ½ O 2 → NO 3 -

Dado que todas las vías fluviales naturales contienen bacterias y nutrientes, casi cualquier compuesto de desecho introducido en dichas vías fluviales iniciará reacciones bioquímicas (como se muestra arriba). Esas reacciones bioquímicas crean lo que se mide en el laboratorio como la demanda bioquímica de oxígeno (DBO).

Los productos químicos oxidables (como los productos químicos reductores) introducidos en un agua natural iniciarán de manera similar reacciones químicas (como se muestra arriba). Esas reacciones químicas crean lo que se mide en el laboratorio como la demanda química de oxígeno (DQO).

Tanto las pruebas de DBO como de DQO son una medida del efecto relativo de agotamiento de oxígeno de un contaminante de desecho. Ambos han sido ampliamente adoptados como medida del efecto de la contaminación. La prueba de DBO mide la demanda de oxígeno de los contaminantes biodegradables , mientras que la prueba de DQO mide la demanda de oxígeno de los contaminantes biodegradables más la demanda de oxígeno de los contaminantes oxidables no biodegradables.

La llamada DBO de 5 días mide la cantidad de oxígeno consumida por la oxidación bioquímica de los contaminantes de desecho en un período de 5 días. La cantidad total de oxígeno consumido cuando se permite que la reacción bioquímica prosiga hasta su finalización se denomina DBO final. Debido a que la DBO máxima requiere mucho tiempo, la DBO de 5 días se ha adoptado casi universalmente como una medida del efecto de contaminación relativa.

También hay muchas pruebas diferentes de DQO, de las cuales la DQO de 4 horas es probablemente la más común.

No existe una correlación generalizada entre la DBO de 5 días y la DBO final. De manera similar, no existe una correlación generalizada entre DBO y DQO. Es posible desarrollar tales correlaciones para contaminantes residuales específicos en una corriente de aguas residuales específica, pero tales correlaciones no pueden generalizarse para su uso con otros contaminantes residuales o corrientes de aguas residuales. Esto se debe a que la composición de cualquier corriente de aguas residuales es diferente. A modo de ejemplo, un efluente que consiste en una solución de azúcares simples que se puede descargar de un producto de confitería.Es probable que la fábrica tenga componentes orgánicos que se degraden muy rápidamente. En tal caso, la DBO de 5 días y la DBO final serían muy similares ya que quedaría muy poco material orgánico después de 5 días. Sin embargo, un efluente final de una planta de tratamiento de aguas residuales que abastece a una gran área industrializada puede tener una descarga en la que la DBO final sea mucho mayor que la DBO de 5 días porque gran parte del material fácilmente degradado se habría eliminado en el proceso de tratamiento de aguas residuales y en muchos procesos industriales. Descarga de moléculas orgánicas difíciles de degradar.

Los procedimientos de prueba de laboratorio para determinar las demandas de oxígeno anteriores se detallan en muchos textos estándar. Las versiones americanas incluyen los "Métodos estándar para el examen de agua y aguas residuales". [3]

Nitrógeno [ editar ]

El nitrógeno es un nutriente importante para el crecimiento de plantas y animales. El nitrógeno atmosférico está menos disponible biológicamente que el nitrógeno disuelto en forma de amoníaco y nitratos . La disponibilidad de nitrógeno disuelto puede contribuir a la proliferación de algas . El amoníaco y las formas orgánicas de nitrógeno a menudo se miden como nitrógeno total de Kjeldahl , y se pueden realizar análisis de formas inorgánicas de nitrógeno para obtener estimaciones más precisas del contenido total de nitrógeno. [1] : 406–407

Fosfatos [ editar ]

Fósforo y fosfato totales, PO−3
4

Los fosfatos ingresan a las vías fluviales a través de fuentes no puntuales y fuentes puntuales. La contaminación de fuentes difusas (NPS) se refiere a la contaminación del agua de fuentes difusas. La contaminación de fuentes no puntuales se puede contrastar con la contaminación de fuentes puntuales, donde las descargas se producen en un cuerpo de agua en un solo lugar. Las fuentes difusas de fosfatos incluyen: descomposición natural de rocas y minerales, escorrentía de aguas pluviales, escorrentía agrícola, erosión y sedimentación, deposición atmosférica y aportes directos de animales / vida silvestre; Considerando que: las fuentes puntuales pueden incluir: plantas de tratamiento de aguas residuales y vertidos industriales autorizados. En general, la contaminación de fuentes no puntuales suele ser significativamente más alta que las fuentes puntuales de contaminación. Por lo tanto, la clave para un manejo sólido es limitar la entrada de fuentes de fosfato tanto puntuales como difusas.La alta concentración de fosfato en los cuerpos de agua es un indicio de contaminación y es en gran parte responsable deeutrofización . [4]

Los fosfatos no son tóxicos para las personas o los animales a menos que estén presentes en niveles muy altos. Los problemas digestivos pueden ocurrir por niveles extremadamente altos de fosfato.

La Agencia de Protección Ambiental de EE . UU. Recomendó los siguientes criterios para el fósforo total .

  1. No más de 0.1 mg / L para arroyos que no desembocan en reservorios,
  2. No más de 0.05 mg / L para arroyos que descargan en reservorios, y
  3. No más de 0.025 mg / L para reservorios. [5]

El fósforo es normalmente bajo (<1 mg / l) en fuentes de agua potable limpia y generalmente no está regulado; [6] [7]

Cloro [ editar ]

El cloro se ha utilizado ampliamente para blanquear , como desinfectante y para la prevención de la contaminación biológica en los sistemas de refrigeración por agua . Las concentraciones restantes de ácido hipocloroso oxidante e iones de hipoclorito pueden medirse como cloro residual para estimar la eficacia de la desinfección o para demostrar la seguridad de la descarga a los ecosistemas acuáticos. [1] : 309–315

Características biológicas [ editar ]

El agua puede analizarse mediante un bioensayo que compare la supervivencia de una especie de prueba acuática en las aguas residuales en comparación con el agua de alguna otra fuente. [1] : 685–689 El agua también puede evaluarse para determinar la población biológica aproximada de las aguas residuales. Los microorganismos patógenos que utilizan agua como medio para pasar de un huésped a otro pueden estar presentes en las aguas residuales . El índice de coliformes mide la población de un organismo que se encuentra comúnmente en los intestinos de animales de sangre caliente como un indicador de la posible presencia de otros patógenos intestinales. [1] : 875–877

Las pruebas de toxicología acuática se utilizan para proporcionar datos cualitativos y cuantitativos sobre los efectos adversos de un tóxico en los organismos acuáticos. Los tipos de pruebas incluyen pruebas agudas (exposición a corto plazo), crónicas (vida útil) y de bioacumulación. [8] Muchas instalaciones industriales en los EE. UU. Realizan pruebas de "toxicidad total de efluentes" (WET) en sus descargas de aguas residuales, generalmente en combinación con pruebas químicas para contaminantes seleccionados. [9]

Ver también [ editar ]

  • Demanda de oxígeno bioquímico carbonoso
  • Contaminante convencional
  • Hipoxia (ambiental)
  • La contaminación del agua
  • Calidad del agua

Referencias [ editar ]

  1. ^ a b c d e f g h i Franson, Mary Ann Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater 14th edition (1975) APHA, AWWA & WPCF ISBN  0-87553-078-8
  2. ^ Goldman, Charles R. & Horne, Alexander J. Limnología (1983) McGraw-Hill ISBN 0-07-023651-8 p.111 
  3. ^ Clescerl, Leonore S. (Editor), Greenberg, Arnold E. (Editor), Eaton, Andrew D. (Editor). Métodos estándar para el examen de agua y aguas residuales (20ª ed.) Asociación Estadounidense de Salud Pública, Washington, DC. ISBN 0-87553-235-7 . Esta publicación también está disponible en CD-ROM y en línea mediante suscripción. 
  4. ^ MacCutheon et al., 1983 [ cita completa necesaria ]
  5. ^ US EPA (1984) [ cita completa necesaria ]
  6. ^ Nduka y col., 2008
  7. ^ Organización Mundial de la Salud (1984) [ cita completa necesaria ]
  8. ^ Rand, Gary M., ed. (1995). Fundamentos de la toxicología acuática (2ª ed.). Londres: Taylor y Francis. ISBN 1-56032-091-5.
  9. ^ "Toxicidad total del efluente (WET)" . Sistema Nacional de Eliminación de Descargas Contaminantes (NPDES) . Washington, DC: Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). 2019-09-17.

Lectura adicional [ editar ]

  • Tchobanoglous, M, Mannarino, FL y Stensel, HD (2003). Ingeniería de aguas residuales (tratamiento, eliminación, reutilización) / Metcalf & Eddy, Inc , 4ª edición, McGraw-Hill Book Company. ISBN 0-07-041878-0 . 
  • Beychok, Milton R. (1967). Residuos acuosos del petróleo y plantas petroquímicas , primera edición, John Wiley & Sons, LCCN 67019834.

Enlaces externos [ editar ]

  • Discusión de DBO y DQO (utilice DBO como palabra clave en la función de búsqueda de pdf)
  • Discusión de DBO y DQO (utilice DBO como palabra clave en la función de búsqueda de pdf)
  • Más sobre COD y BOD (desplácese a la sección "Ventaja de usar COD sobre BOD")