1 PARAMETROS INDICADORES DE LA CONTAMINACION DEL AGUA

2 PARAMETROS INDICADORES DE LA CONTAMINACION DE AGUAS Y AGUAS RESIDUALES OXIGENO DISUELTO 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

3 OXIGENO DISUELTO CONSTITUYENTE MAS IMPORTANTE DE LAS AGUAS MO BD DEMANDA DE O 2 MATERIA ORGANICA BIODEGRADABLE + O 2 BACTERIAS PRODUCTOS OXIDADOS + MATERIAL CELULAR................... O2O2 - Reaireacion - Fotosintesis

4 Las aguas superficiales limpias suelen estar saturadas de oxígeno, lo que es fundamental para la vida. Si el nivel de oxígeno disuelto es bajo indica contaminación con materia orgánica, septicización, mala calidad del agua e incapacidad para mantener determinadas formas de vida.

5 Auto depuración

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7 CURVA CONCAVA DE OXIGENO dD/dt = r D + r R dD/dt = K 1 Lt - K 2 D

8 CURVA DE OXIGENO DISUELTO RIÓ CAUCA 1 ANTES SUAREZ 2 ANTES RIO OVEJAS 3 ANTES RIO TIMBA 4 PASO DE LA BALSA 5 PASO DE LA BOLSA 6 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

9 Déficit de oxígeno en el agua superficial

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15 DEMANDA TEORICA DE OXIGENO DThO

16 Demanda Teórica de Oxigeno Para determinar la demanda Teórica de Oxigeno se deben usar las siguientes presunciones: 1. En el primer paso, el Carbono Orgánico y el nitrógeno son convertidos en dióxido de carbono (CO 2 ) y amonio (NH 3 ), respectivamente. 2. En los pasos segundo y tercero, el amonio es convertido a Nitritos (NO 2 - ) y Nitritos (NO 3 - ), respectivamente. 3. La DThO es la suma del oxigeno requerido en los tres pasos.

17 Ejemplo 1. a) Determinar la demanda Teórica de Oxigeno de la Glicina (CH 2 (NH 2 )COOH) en gO 2 / g Glicina. b)Un agua subterranea tiene el siguiente contenido: 150 mg de Glicina /L. Deteminar la demanda teorica en mg O 2 / l en el agua. 1.Escribir la reaccion balanceada para la demanda de oxigeno carbonacea CH 2 (NH 2 )COOH + 0 2  NH 3 + 2CO 2 + H 2 0

18 DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO DQO

19 DEMANDA QUIMICA DE OXIGENO - 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

20 EFECTO DEL TIEMPO DE DIGESTION SOBRE LA DQO DQO ( mg/l) 450 500 400 2 4 6 8 10 12 * * * * tiempo (HORAS)

21 Montaje DQO Macro

22 REACTOR DQO MICRO

23 Condiciones micro metodo Se toma 2,5 ml de muestra. Se adiciona 1,5 ml de solución digestora (Dicromato de Potasio y Sulfato de Mercurio) y 3,5 ml de solución catalizadora (Acido Sulfurico y Sulfato de Plata). Digestar la muestra a 150 grados Cent. Por 2 horas. Enfriar la muestra y realizar la lectura del Blanco y la muestra. Calcular la concentracion

24 INTERFERENCIAS Y LIMITACIONES 1. CLORUROS 2Cl - +Cr 2 O 7 = + 14 H + Cl 2 + 2Cr +3 + 7H 2 O SE ELIMINA CON HgSO 4 Hg +2 + 2Cl - HgCl 2 Nota: Por la dificultad de precipitar todos los cloruros del agua de mar no es posible determinar la DQO de este tipo de agua. 2. EFICIENCIA EN LA OXIDACION DE ALGUNOS COMPUESTOS QUIMICOS PIRIDINA0.8% BENCENO8% TOLUENO22.5% ETANOL80.1% ACIDO OLEICO77.7%

25 DEMANDA TOTAL DE OXIGENO ULTIMO DE LOS PARAMETROS ORGANICOS DESARROLLADO. ANALISIS INSTRUMENTAL CONDICIONES DRASTICAS DE OXIDACION DE SUSTRATOS ORGANICOS TEMPERATURA: 900 o C CATALIZADOR : Pt CORRIENTE DE O 2 : 200 mg /l

26 REACCIONES QUE DETERMINAN LA DTO REACCION ESTADO OXIDADOEFICIENCIA DE MAS ESTABLE LA REACCION C + O 2 CO 2 95 -100 2H 2 + O 2 2H 2 O95 - 100 N 2 + O 2 2NO95 S = +2O 2 SO 4 = 78 SO 3 = + 1/2O 2 SO 4 = 72

27 Carbono Orgánico Total-COT Todos los átomos de carbono unidos por enlaces covalentes en moléculas orgánicas de compuestos como los hidrocarburos, carbohidratos, lipidos etc., corresponden al carbono orgánico total en el agua. Fracciones COT Carbono Orgánico Disuelto Carbono Orgánico No Disuelto Carbono Orgánico Purgable Carbono Orgánico No Purgable

28 DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO - DBO CANTIDAD DE O2 REQUERIDA POR LAS BACTERIAS PARA ESTABILIZAR LA MATERIA ORGANICA EN CONDICIONES AEROBICAS. REPRESENTACION CLASICA SUSTRATO + BACTERIAS + O 2 + FACTORES DE CRECIMIENTO CO 2 + H 2 O + BACTERIAS + ENERGIA

29 RELACION ENTRE DBO 5 Y DQO DBO 5 /DQO = FRACCION DE MO OXIDABLE QUIMICAMENTE QUE PUEDE SER DEGRADADA BIOLOGICAMENTE. DBO 5 /DBO 20 = IDEA SOBRE SUSTANCIAS ORGANICAS VELOZMENTE BIODEGRADABLES.

30 Condiciones de Análisis Ausencia de luz. Saturación de Oxigeno. Exceso de Nutrientes (Calcio, Magnesio, Hierro, Fosfatos y Nitrógeno). Temperatura controlada (20 Grados Centígrados). Presencia de microorganismos. pH Ajustado a (6,0 – 8,0 Un) y luego regulado con Buffer pH 7,3 Un. Tiempo de incubación : 5 ó 20 días

31 ENSAYO DBO (a) Agua de dilución sin inoculo (b) Agua de dilución con inoculo

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33 DBO en el tiempo RELACION ENTRE CANTIDAD DE MATERIA ORGANICA REMANENTE, MASA BACTERIAL Y OXIGENO CONSUMIDO

34 Curva DBO AR Doméstica

35 Curva de la DBO AR Industrial

36 DBO Oxidación biológica (aerobia) –Temperatura constante 20 ºC –5 días en oscuridad –Se determina consumo de oxígeno Cinética de primer orden con respecto a la cantidad de materia orgánica biodegradable presente L = materia orgánica biodegradable presente en tiempo t (mg O 2 /L) k = coeficiente cinético f(T)

37 DBO DBO ∞ = L 0 = Cantidad total de materia orgánica biodegradable, depende de - Naturaleza del residuo - Capacidad microorganismos del sistema para emplear el residuo - Temperatura  = 1,135 4 < T < 20  = 1,05620 < T < 30

38 Ejercicio 1.Si la DBO 5 de un desecho es 102 mg O2 /L y la DBO ultima corresponde a 158 mg O2 / L, cual es el valor de k (base e)? 2. La constante de DBO, k, fue determinada empiricamente en 0.20 dias -1 a 20 o C. Cual es el valor de k si la temperatura del agua se incrementa a 25 o C? Cual es el valor de k si la temperatura del agua decrece a 10 o C?

39 RELACION DE NUTRIENTES- MATERIA ORGÁNICA Los nutrientes son necesarios para ejercer la DBO. También en los sistemas de tratamiento se requiere garantizar su presencia. La proporción debe ser DBO:N:P para sistemas aerobios es 100:5:1 y para anaerobios 350:5:1.

40 CORRELACIÓN ENTRE LOS PARÁMETROS DEL OXÍGENO Y LOS PARÁMETROS DEL CARBONO

41 Composición Típica de un AR Doméstica CONSTITUYENTECONC. ALTACONC. MEDIACONC. BAJA Sólidos Totales Disueltos Totales Fijos Volátiles Suspendidos Totales Fijos Volátiles Sedimentables (mL/e) Demanda Bioquímica de Oxígeno - DBO 5 Demanda Química de Oxígeno - DQO 1200 850 525 325 350 75 275 20 300 1000 700 500 300 200 50 150 10 200 500 350 250 145 105 100 30 70 5 100 250

42 CONSTITUYENTECONC. ALTACONC. MEDIACONC. BAJA Nitrógeno (Total Común) Orgánico Amoniacal Nitritos Nitratos Fósforo (Total Común) Orgánico Inorgánico Cloruros Alcalinidad (como CaCO 3 ) Grasas 85 35 50 0 20 15 25 100 200 150 40 15 25 0 10 3 7 50 100 20 8 12 0 6 2 4 30 50

43 Vertimientos Decretos 3930 -2010 reemplaza al Decreto 1594 De 1984 - Ministerio De Agricultura CAPITULO II ORDENAMIENTO DEL RECURSO CAPITULO III DESTINACION GENÉRICA DE LAS AGUAS SUPERF., SUBT., MARIT., ESTUARIAS Y SERVIDAS CAPITULO IV CRITERIOS DE CALIDAD PARA DESTINACION DEL RECURSO CAPITULO V CONCESIONES CAPITULO VI VERTIMIENTO DE LOS RESIDUOS LÍQUIDOS CAPITULO VII REGISTROS DE LOS VERTIMIENTOS

44 Vertimientos Decreto 1594 De 1984 - Ministerio De Agricultura CAPITULO VIII OBTENCION PERMISOS DE VERTIMIENTO Y DE PLANES DE CUMPLIMIENTO PARA USUARIOS EXISTENTES CAPITULO IX PERMISOS VERTIMIENTO Y AUTORIZACIONES SANIT. PARA AMPLIACIONES O MODIFICACIONES CAPITULO X AUTORIZACIONES SANITARIAS CAPITULO XI PROCEDIMIENTOS PARA MODIFICACION DE NORMAS VERTIMIENTO, CRITERIOS DE CALIDAD CAPITULO XII TASAS RETRIBUTIVAS Capitulo derogado CAPITULO XIII ESTUDIOS DE EFECTO AMBIENTAL O IMPACTO AMBIENTAL

45 Vertimientos Decreto 1594 De 1984 - Ministerio De Agricultura CAPITULO XIV METODOS DE ANALISIS Y TOMA DE MUESTRAS CAPITULO XV VIGILANCIA Y CONTROL CAPITULO XVI MEDIDAS SANITARIAS, SANCIONES Y PROCEDIMIENTOS

46 Se Prohíbe: El vertimiento de residuos líquidos a las calles, calzadas y canales o sistemas de alcantarillado para aguas lluvias. (Artículo 60). La inyección de residuos líquidos a un acuífero. La dilución de los vertimientos con anterioridad a la descarga al cuerpo receptor. (Artículo 62). CAPITULO VI. VERTIMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS Artículo 65: La EMAR fijará en cada caso las normas que deben cumplir los vertimientos a un cuerpo de agua o a un alcantarillado. Artículo 70: Sedimentos, lodos y sustancias sólidas de sistemas de tto. de agua o equipos de contaminación ambiental y otras tales como cenizas, cachaza y bagazo, no podrán disponerse en cuerpos de aguas o sistemas de alcantarillado.

47 Artículo 72: Todo vertimiento a un cuerpo de agua deberá cumplir, por lo menos, con las siguientes normas: CAPITULO VI. VERTIMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS ReferenciaUsuario Existente pH5 a 9 unidades Temperatura < 40°C Material flotanteAusente Grasas y aceitesRemoción > 80% en carga Sólidos suspendidos, domésticos o industriales Remoción > 50% en carga DBO para desechos domésticos Remoción > 30% en carga DBO para desechos industriales Remoción > 20% en carga

48 Artículo 73: Todo vertimiento a un alcantarillado público deberá cumplir, por lo menos, con las siguientes normas: CAPITULO VI. VERTIMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS ReferenciaValor pH5 a 9 unidades Temperatura < 40°C Acidos, bases o soluciones ácidas o básicas que puedan causar contaminación; sustancias explosivas o inflamables. Ausentes Sólidos sedimentables10 ml/l Sustancias solubles en hexano100 mg/l

49 Artículo 73: Todo vertimiento a un alcantarillado público deberá cumplir, por lo menos, con las siguientes normas: CAPITULO VI. VERTIMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS ReferenciaUsuario ExistenteUsuario Nuevo Sólidos suspendidos para desechos domésticos e industriales Remoción > 50% en carga Remoción > 80% en carga DBO para desechos domésticos Remoción > 30% en carga Remoción > 80% en carga DBO para desechos industriales Remoción > 20% en carga Remoción > 80% en carga

50 Artículo 74: Las concentraciones para el control de la carga de las siguientes sustancias de interés sanitario, son: SustanciaExpresada como Concentración(mg/l) ArsénicoAs0.5 BarioBa5.0 CadmioCd0.1 CobreCu3.0 CromoCr+60.5 Compuestos fenólicosFenol0.2 MercurioHg0.02 NíquelNi2.0 PlataAg0.5 PlomoPb0.5 SelenioSe0.5 CianuroCN-1.0 CAPITULO VI. VERTIMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS

51 Artículo 74: Las concentraciones para el control de la carga de las siguientes sustancias de interés sanitario, son: SustanciaExpresada como Concentración(mg/l) Difenil policloradosConcentración de agente activoNo detectable Mercurio orgánicoHgNo detectable TricloroetilenoTricloroetileno1.0 CloroformoExtracto Carbón Cloroformo (ECC)1.0 Tetracloruro de carbonoTetracloruro de Carbono1.0 DicloroetilenoDicloroetileno1.0 Sulfuro de carbonoSulfuro de carbono1.0 Otros compuestos OCL,Concentración de cada variedadagente activo0.05 Compuestos OP,Concentración de cada variedadagente activo0.1 Carbamatos0.1 Parágrafo: Cuando los usuarios, aún cumpliendo con las normas de vertimiento, produzcan concentraciones en el cuerpo receptor que excedan los criterios de calidad para el uso o usos asignados al recurso, el Ministerio de Salud o las EMAR podrán exigirles valores más restrictivos en el vertimiento. CAPITULO VI. VERTIMIENTO DE RESIDUOS LÍQUIDOS

52 Tasas Retributivas Decreto No. 3100 Santafé de Bogotá, D. C., 2003 “Por medio del cual se reglamentan las tasas retributivas por la utilización directa del agua como receptor de los vertimientos puntuales y se toman otras determinaciones. ”

53 Carga contaminante diaria (Cc). Cc = Q x C x 0.0864 x (t/24) donde: Cc = Carga Contaminante, en kilogramos por día (kg/día) Q = Caudal promedio, en litros por segundo (l/s) C = Concentración de la sustancia contaminante, en miligramos por litro (mg/l) 0.0864 = factor de conversión de unidades t = tiempo de vertimiento del usuario, en horas por día (h) En el cálculo de la carga contaminante de cada sustancia, objeto del cobro de la tasa retributiva por vertimientos, se deberá descontar a la carga presente en el efluente las mediciones de la carga existente en el punto de captación del recurso.

54 Cálculo del monto mensual a cobrar por concepto de tasa retributiva Monto TRj = Trj x Ccj x T j = sustancia contaminante motivo del cobro de la tasa retributiva Monto TRj = monto a cobrar por concepto de la tasa retributiva por los vertimientos de la sustancia j Trj = Tarifa regional correspondiente a la sustancia j para cada cuerpo de agua Ccj = Carga contaminante diaria de la sustancia j T = Período de descarga mensual.

55 Contaminantes: DBO y SST Fuentes Puntuales Reguladas: –Doméstico –Industrial –Agrícola Nivel de la Tarifa Mínima: –$52 por Kg.de DBO –$22 por kg de SST Cobertura de la Tasa por Contaminación:

56 Ejercicio Calcular las cargas de DQO, DBO5 Y SST (Kg/dia) aportados por la industria. La carga del efluente DBO5 Y SST (Kg /anual) y la tasa retributiva para cada industria de acuerdo con los valores estipulados por la CVC. Tr para DBO5 = $59.27/ Kg Tr para SST= $25.36 / Kg

57 Ejercicio Calcular la remoción del sistema de tratamiento y el cumplimiento del Decreto 1594 en cuanto a remociones. Jornada de muestreo 6 horas, La empresa genera agua residual durante 16 horas diarias. Posee sistema Biológico. SitioQ LPS Prom. DBO mg/L DQO mg/L SST mg/L G y A mg/L Afluente25,65860188728799.5 Efluente16,6512170724075,2