Contaminación del agua (Parte 1) (2014)

Resumen Español
Universidad Universidad de Lleida (UdL)
Grado Ingeniería Mecánica - 2º curso
Asignatura Tecnologías del medio ambiente y sostenibilidad
Año del apunte 2014
Páginas 7
Fecha de subida 02/11/2014
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Contaminación del agua (Contaminación hídrica) – Parte 1  Cuestiones generales • Contaminación del agua: cualquier cambio físico, biológico o químico en la calidad del agua que afecta negativamente a los organismos vivos o hace que el agua no aptos para los usos deseados • En los países industrializados: los desechos tóxicos / químicos en un problema creciente • productos químicos industriales Agrícola y las aguas superficiales y las aguas subterráneas • Las causas de la contaminación de los océanos son los derrames de petróleo de accidentes, etc.
• escorrentía superficial: fertilizantes, plaguicidas, productos químicos tóxicos, etc efectos negativos en los ecosistemas marinos - La contaminación del agua de las principales fuentes de problemas de salud humana • eliminación cuidadosa de los desechos industriales, domésticos, agrícolas esenciales para el control de la contaminación del agua • Los procesos naturales y los organismos vivos tienen una gran capacidad para eliminar o destruir los contaminantes del agua; Sin embargo, estos sistemas se sobrecargan e ineficaz cuando los niveles de contaminación son muy altos • Tratamiento de aguas residuales municipal es eficaz en la eliminación de la materia orgánica de las aguas residuales, pero el lodo de aguas residuales a menudo está contaminada con metales y otros materiales industriales tóxicos  El oxígeno disuelto (OD) • El oxígeno es típicamente un factor limitante en los ecosistemas acuáticos • El oxígeno disuelto concentraciones (DO) se expresan miligramos de oxígeno por litro de agua (mg / L) • La cantidad de DO afecta a qué tipos de vida acuática están presentes • HACER también regula la disponibilidad de ciertos nutrientes en el agua • Muchos factores físicos / biológicos afectan la cantidad de oxígeno en un arroyo • Los factores físicos que influyen HACER: - A medida que aumenta la temperatura, el oxígeno es menos soluble - Aumenta la presión atmosféricas como por ejemplo debido a los cambios climáticos, la solubilidad aumenta el oxígeno - La salinidad reduce la solubilidad del oxígeno en agua - Menos interacción superficial entre el agua y el aire en el agua de movimiento lento DO concentraciones a menudo a disminuir • Los procesos biológicos de la fotosíntesis y la respiración también afectan HACEN concentraciones en arroyos  Oxygen solubilidad frente a la temperatura del agua El aumento de las temperaturas en los ríos, lagos, etc: impacto negativo para los peces y otros organismos acuáticos La cantidad de oxígeno que puede disolverse en agua disminuye con el aumento de la temperatura  BOD • Biológica (o bioquímica) Demanda de Oxígeno (DBO) es otro factor importante que afecta a las concentraciones de OD en los arroyos • BOD = la cantidad de oxígeno consumida por la descomposición microbiana de residuos orgánicos • DBO se mide por el cambio en la DO en una muestra de agua sellada durante un período de incubación de 5 días • Altos niveles de contaminación orgánica (plantas de tratamiento de aguas residuales, la escorrentía agrícola, los desechos industriales, etc.) pueden aumentar significativamente el DBO en un arroyo • Relativamente corrientes sanos tendrán una lectura BOD 5-días de menos de 2 mg / L, mientras que corrientes contaminadas pueden acercarse a 10 mg / L HACER inferior a 5 mg / L es problemático para los organismos acuáticos: las tasas de crecimiento reducidas, la mortalidad y otros impactos negativos  La demanda de oxígeno Las mediciones de materia orgánica en las aguas residuales  La prueba de DBO: Prueba de DBO: botellas de vidrio especiales se llenan completamente con el agua residual está probando, con tapón para excluir el aire y se incuba a 20 ° C. Los microorganismos que están presentes en las aguas residuales descomponer la materia orgánica disponible, y al hacerlo, utilizan el oxígeno El cambio en la concentración de oxígeno disuelto de aguas residuales causado por los microorganismos es la clave. La concentración de oxígeno disuelto en el agua residual se midió al principio y al final de la prueba Las mediciones generalmente se reportan en términos de mg / L (miligramos de oxígeno disuelto por litro de aguas residuales) La diferencia entre las dos concentraciones de oxígeno disuelto es la DBO de thewastewater, que también se divulga generalmente como mg / l (miligramos de la demanda de oxígeno por litro de aguas residuales) Muy a menudo, las pruebas de DBO se llevan a cabo durante un período de 5 días y el valor DBO se mide se llama la DBO de 5 días (DBO5)  BOD o DBO • El cálculo de la DBO se basa en un balance de masas: • (masa de DBO en la muestra) = (masa de oxígeno en la botella en t = 0) - (masa de oxígeno en la botella en t = t) BOD= (DO0 – DOt)Vbotella / Vmuestra BOD = (DO0 – DOt) / P DO0, DOt = concentraciones de oxígeno disuelto en t = 0 yt = t P = factor de dilución = volumen de la muestra ÷ Volumen de la botella de DBO (300 ml) • Si esperamos mucho tiempo, las bacterias consumen la totalidad de la materia orgánica y la DO paradas de goteo. El total Caemos en ese punto = el "DBO última" (DBOf o Bodl). De veinte a treinta días es mucho tiempo para esperar, por lo general, las botellas se abren y se midieron después de 5 días, y los resultados de la prueba se expresan como el "DBO de 5 días" o DBO5  Cinética de BOD • La velocidad a la que la materia orgánica (MO) es utilizado por los microorganismos se supone que es reacción de primer orden. Por lo tanto, la velocidad a la que se utiliza OM = proporcional a la cantidad de OM restante: -dLt/dt=kLt Lt = L0 e-kt BODt = L0 (1 – e-kt) • dl / dt = la velocidad a la que se destruye la materia orgánica contaminante • k = constante de velocidad de la reacción (d-1) • Lt = equivalente de oxígeno de OM restante en el tiempo t (mg / l) • Lo = equivalente de oxígeno del total OM en el tiempo t = 0 (mg / l) BODf de las aguas residuales se acerca Mín de una manera asimptotica, lo que indica que DBOf = igual a la cantidad total inicial de OM presente en la muestra Por lo tanto, BODt = BODu (1 - e-kt) BODf es una constante para un agua residual particular, sin importar la hora o la temperatura, porque corresponde a la cantidad total de OM inicialmente presente en la muestra (por ejemplo, para las aguas residuales municipales DBOf = 100-300 mg / lo más) El valor de la constante de velocidad k BOD, representa la velocidad de la reacción y que depende de la temperatura (aumenta con el aumento de la temperatura: los microorganismos son más activas a temperaturas más altas) 1,047 es el valor más comúnmente utilizado para θ  prueba de BOD Limitaciones de la prueba de DBO sobre la base de la referencia TR Sriviras (2008), la biotecnología ambiental, nueva edad editores internacionales Pvt Ltd: - Un mínimo DO agotamiento de 2 mg / l es deseable - La DO final no debe ser 0 mg / l (porque es imposible saber cuando el contenido de toda DO quedó completamente agotada, es decir dentro de 1, 2, 3, 4 o 5 días) y preferentemente no debe ser inferior a 1 mg / l  DQO (Demanda Química de Oxígeno) - La prueba del COD La demanda de la materia orgánica en las aguas residuales está mesurada permitiendo que reaccione con un fuerte agente oxidante químico (dicromato de potasio) en una solución ácida, en lugar de con microorganismos, además de oxígeno La prueba se lleva a cabo a altas temperaturas y en presencia de un catalizador La cantidad de dicromato restante al final de la prueba se mide y se resta de la cantidad de dicromato originalmente añadido a las aguas residuales La cantidad equivalente de oxígeno requerido para oxidar la materia orgánica a dióxido de carbono es igual a la DQO de las aguas residuales y se determina a partir de la cantidad de dicromato consumido en la prueba de COD La prueba del COD es popular debido a que toma mucho menos tiempo (aproximadamente 3 horas) que la prueba de BOD, que requiere varios días Sin embargo, la prueba de DQO incluye el uso de productos químicos tóxicos, que deben desecharse de forma adecuada Además, muchos compuestos que no pueden ser oxidados por microorganismos reaccionan con el agente oxidante químico.
Por lo tanto, para algunas aguas residuales, la cantidad de materia orgánica medido mediante la prueba de COD será mayor que la medida mediante la prueba de BOD  Nivel de microorganismos • A veces, las aguas residuales no contiene un nivel significativo de microorganismos y puede tener que ser complementada • En otros casos, el nivel de materia orgánica es demasiado alta y por lo tanto, la muestra de agua residual tiene que ser diluido • Si se añaden microorganismos o la muestra de agua residual se diluye, la DBO medido debe ser corregido adecuadamente  Prueba de DBO Granados • Cuando las aguas residuales no tiene suficiente población microbiana en ella para ejercer un agotamiento del oxígeno medible durante la prueba de DBO, se añaden los microorganismos de semillas a la mezcla de por ejemplo, lodos activados desde un tanque de aireación • BODt = [(D1 - D2) - (B1 - B2) f] / P • D1 = concentración de oxígeno disuelto inicial de la mezcla de las aguas residuales sin semillas diluido (mg / l) • D2 = concentración de oxígeno disuelto de la mezcla final de las aguas residuales sin semillas diluido (mg / l) • B1 = concentración de oxígeno disuelto inicial de mezcla sembrada de prueba de DBO de la semilla (mg / l) • B2 = concentración de oxígeno disuelto mezcla final del sembrado de las semillas prueba de DBO (mg / l) • f = relación entre el volumen de semillas en la mezcla de aguas residuales sin semillas para sembrar volumen utilizado en la prueba de DBO semilla • P = (ml de muestra de aguas residuales en D1) / 300 ml  BOD nitrogenados (NBOD) • Además de la materia orgánica, cualquier amoníaco presente en una pérdida también puede ser oxidado por bacterias nitrificantes en un proceso que se llama nitrificación • La nitrificación también las demandas de oxígeno, lo que se conoce como DBO nitrogenada (NBOD) • Ecuación general de la nitrificación en general: Amoniaco + Axygen + diocide carbono + nitrificantes bacterias -> nitrato + agua + nuevas células + energía • Las bacterias nitrificantes crecen lentamente (más lentamente que los microorganismos que oxidan la materia orgánica): normalmente se tarda de 6 a 10 días antes de que comiencen a consumir oxígeno • Sin embargo, como puede verse en la siguiente figura, si un número significativo de bacterias nitrificantes están presentes en las aguas residuales, que podría ejercer la demanda de oxígeno suficiente para introducir errores en la medición de la materia orgánica mediante la prueba de DBO5. Para ese caso, la muestra de agua residual está probando debe ser pretratada con un agente que suprime las bacterias nitrificantes y los resultados de la prueba de DBO deben notificarse como CBOD (BOD carbonoso)  Determinación de NBOD • El nitrógeno en las aguas residuales generalmente aparece como compuestos organicnitrogen y amoniaco • NBOD = el equivalente de oxígeno de la suma del nitrógeno orgánico y amoniaco • Nitrógeno total Kjeldahl (NTK) = la suma de nitrógeno orgánico y amoniacal nitrógeno • 4,57 g de oxígeno por 1 g de nitrógeno consumido en el proceso de nitrificación • NBODu = 4,57 TKN ...