1. No category

Oxígeno en el tratamiento
de agua, ¿Cuál es su
importancia?
Línea Proceso
Por: M. en C. Rafael Alejandro Hernández Guzmán
El oxígeno es un parámetro que debe analizarse en todos los
sistemas de tratamiento de aguas residuales convencionales
antes, durante y después del proceso. Mientras que durante el
proceso del tratamiento el oxígeno interviene en una de las
etapas principales, también es importante medirlo en el agua
residual y después de tratada porque existe un análisis que
determina la potencial carga orgánica del agua. Una planta de
tratamiento típica consta de varias etapas con la finalidad de
obtener una descarga de agua lo más inocua posible para la
salud humana y para el ambiente, en cada una se busca ir
disminuyendo cada vez más la carga de materia orgánica,
microorganismos y compuestos tóxicos mediante procesos
físico-químicos.
Un sistema de tratamiento de aguas urbanas que trata aguas de
uso público urbano y zonas industriales que no generan
contaminantes peligrosos o que requieran de procesos
especiales generalmente consta de cuatro etapas:
pretratamiento, tratamiento primario, tratamiento secundario y
tratamiento terciario o avanzado.
El tratamiento secundario es aquel donde interviene una
combinación de métodos físicos y biológicos (aeróbicos y
anaeróbicos). Su objetivo es remover sólidos de menor tamaño
que aquellos que se pudieron eliminar en las etapas anteriores
y descomponer compuestos orgánicos potencialmente
peligrosos. Por su naturaleza el tratamiento secundario es más
complejo que el primario y depende de variables externas como
el clima y variables controlables como el oxígeno disuelto (OD)
y la temperatura de la descarga, que son factores
determinantes para que el rendimiento de esta etapa sea el
esperado y se obtenga un agua tratada óptima. A grandes
rasgos, el tratamiento secundario consta del uso de filtros finos
y filtros biológicos con películas bacterianas, además de
procesos aeróbicos y anaeróbicos artificiales (tanques o
reactores) y naturales (humedales, plantas y suelos arcillosos
como filtros biológicos naturales) en donde es vital controlar los
niveles de OD para favorecer la degradación de materia
orgánica por los microorganismos.
Un proceso de tratamiento típico para aguas residuales de
zonas residenciales debe asegurar que el agua tratada sea apta
para ser descargada en alguna fuente o bien, usada para otros
fines como el riego agrícola, recreación, explotación pesquera o
uso urbano. Sin embargo es necesario conocer en todo
momento la efectividad real de cada tratamiento analizando y
midiendo parámetros del agua como los metales pesados, los
sólidos, la temperatura y la materia orgánica, antes y después
del mismo y comparándolas con los valores máximos
permitidos por las normas. Entre los análisis para caracterizar el
agua residual y tratada está la Demanda Bioquímica de
Oxígeno (DBO), cuyo fin es conocer la cantidad de materia
orgánica susceptible a ser oxidada por microorganismos.
Aunque para cualquier caso el análisis de DBO y DQO
(Demanda Química de Oxígeno) son complementarios para
una mejor correlación de lo que ocurre en un agua residual, y la
DQO puede usarse para establecer un intervalo esperado de
nuestra DBO, la norma oficial NOM-001-ECOL-1996 sólo
establece valores máximos permisibles de DBO para las
descargas de agua residual en aguas y bienes nacionales. Esta
NOM especifica que las descargas de aguas provenientes de
zonas residenciales o de uso público urbano, deben tener un
promedio diario máximo de 75 mg O2/L para las descargas en
ríos y de 30 mg O2/L para las descargas en embalses naturales
y artificiales, mientras que el promedio mensual es de 150 y 60
mg O2/L respectivamente.
A grandes rasgos, un análisis de DBO se realiza tomando un
volumen determinado de la muestra de agua en frascos tipo
Winkler evitando que aún contenga residuos de cloro, si se
estima una gran cantidad de materia orgánica se realizan
diluciones, después se agregan compuestos inhibidores de la
nitrificación, amortiguadores y se ajusta el pH de la muestra a
entre 6.5 y 7.5 unidades; si es necesario debe agregarse un
inóculo de microorganismos que degradarán la materia
orgánica, los cuales pueden obtenerse de una muestra de agua
residual doméstica en reposo por al menos una hora o bien
usando un inóculo comercial. Finalmente se mide el OD de la
muestra, se tapa y se incuba en una cámara incubadora a 20 ºC
con agitación suave por 5 días y otra vez se mide el OD
inmediatamente después de abrir el frasco para evitar la
absorción de oxígeno del aire. El cálculo de la DBO es distinto
para cada caso según cómo se haya preparado la muestra: si se
diluyó y si se usaron inóculos, pero básicamente se trata de una
diferencia entre la cantidad de oxígeno antes y después de la
incubación, la cual representa la cantidad de oxígeno
consumido por el inóculo, que a su vez es una medición
indirecta de la degradación de materia orgánica llevada a cabo
por la acción de los microorganismos.
HANNA instruments cuenta con un equipo muy útil para
determinar el OD durante el tratamiento secundario y los
análisis de DBO de los sistemas de tratamiento de agua. El
medidor profesional HI98193 es adecuado para sus
determinaciones de OD en sus tratamientos aeróbicos y
anaeróbicos en un intervalo de 0 a 600 % de saturación de O2,
es ideal para su uso en campo gracias a su diseño portátil y
registro de datos continuo, además la sonda cuenta con un
cable de 4 m y un protector para evitar que se dañe o se golpee
al introducirla directamente al tanque, reactor o laguna de
aireación o anaeróbica. El equipo también puede usarse en el
laboratorio y tiene un modo de medición de DBO, donde sólo es
necesario introducir los parámetros como ID de la muestra,
volumen del frasco, volumen de la muestra y volumen del
inóculo; después el HI98193 le indicará tomar la medición inicial
de OD, de la cual guardará un registro y después de 5 días
podrá tomar la medición final y hará automáticamente el cálculo
de la DBO. Con estas herramientas podrá mejorar la efectividad
del sistema de tratamiento de aguas y cumplir con la
normatividad y el cuidado del ambiente en sus descargas de
aguas tratadas.
Especificaciones
OD
Presión
atmosférica
Temperatura
HI98193
Intervalo
0.00 a 50.00 mg/L (ppm); 0.0 a 600.0% de saturación
Resolución
0.01 mg/L (ppm); 0.1% de saturación
Exactitud (@25°C/77°F)
±1.5% of reading ±1 digit
Calibración
automática con uno o dos puntos a 100 % (8.26 mg/L);
manual a un punto utilizando un valor introducido por el
usuario en % de saturación o en mg/L
Intervalo
450 a 850 mmHg
Resolución
1 mmHg
Exactitud (@25°C/77°F)
±3 mmHg dentro del ±15 % del punto de calibración
Calibration
a un punto en cualquier valor de presión
Intervalo
-20.0 a 120.0°C; -4.0 a 248.0°F
Resolución
0.1°C; 0.1°F
Exactitud (@25°C/77°F)
±0.2°C; ±0.4°F (excluyendo el error de la sonda)
Calibración
a un punto en cualquier valor de temperatura
Modos de medición
OD directo; DBO (demanda bioquímica de oxígeno); OUR
(tasa de consumo de oxígeno); SOUR (Tasa específica de
consumo de oxígeno)
Compensación barométrica automática de 450 a 850 mmHg
Compensación de salinidad automática de 0 a 70 g/L
Especificaciones
adicionales
Calibración de
temperatura
automática de 0.0 a 50.0 °C (32.0 a 122.0 °F)
Sonda
HI764073 sonda de oxígeno disuelto polarográfica, con
cubierta protectora, sensor interno de temperatura,
conector DIN y cable de 4 m (13’) incluido
Registro
registro bajo demanda de hasta 400 muestras
Conectividad a la PC
USB aislado ópticamente (con el software HI92000)
Tipo/Vida de la batería
4 pilas AA de 1.5 V/ aproximadamente 200 h de uso continuo
sin luz de fondo (50 h con luz de fondo)
Autoapagado
elegible por el usuario: 5, 10, 30, 60 min o deshabilitado
Condiciones ambientales
0 a 50°C (32 a 122°F); HR 100% IP67
Dimensiones
185 x 93 x 35.2 mm (7.3 x 3.6 x 1.4”)
Peso
400 g (14.2 oz.)
Bibliografía
Mantilla Morales G. 2014. Calidad del agua residual tratada. SEMARNAT. Disponible en: http://www.aniq.org.mx/boletines/2014/
assets/img/2014/abril/secciones/20140326_aniq.pdf
Microlab Industrial. Análisis, comparativas y relaciones entre la DBO, DQO, COT. Disponible en: http://www.aguasresiduales.info/
revista/blog/analisis-comparativas-y-relaciones-entre-la-dbo-dqo-cot
NMX-AA-028-SCFI-2001. Norma Mexicana, Secretaría de Economía.
NOM-001-ECOL-1996. Norma Oficial Mexicana, Secretaría de Gobernación.
Pérez Pastor A., Gómez López M. 2013. Análisis de Aguas. Demanda Biológica de Oxígeno (DBO). Disponible en: http://ftp.
murciaeduca.es/programas_educativos/Nuevo1/LIBROETSIA/intensificacin_ciencias_de_la_tierra.html