Práctica VIII:
Evaluación del Desempeño de un Reactor Aerobio
Reporte

Realizada: 21 de Marzo de 2012 Equipo 1 Grupo-Grupo A1 Entregada: 11 de Abril de 2012

I.Carta de Presentación México, D.F. a 7 de Marzo de 2012
Ing. Flavio Crescencio

Estimado Ing. Crescencio: Por medio de la presente informo a usted que se han concluido los análisis de laboratorio requeridos por CondorChem, S.A. de C.V. sobre la muestra de agua de deshecho el día 22 de febrero de 2012. Las pruebas de caracterización se realizaron exitosamente con el objetivo de determinar la calidad, contenido y características varias de la muestra de aguas residuales, previo a su descarga a un cuerpo de agua. A partir de ello se determinó si cumple o no con la norma vigente. Se realizaron sobre la muestra 16 pruebas simultáneas e integrales para obtener una idea global de su composición, pues arrojan 22 características distintas condensadas en la tabla siguiente:

Las celdas marcadas en rojo son aquellas reguladas por la norma vigente aplicable. La norma vigente aplicable es la NOM-001-ECOL, para la cual se proporciona la siguiente tabla (consultada en la página de la SEMARNAT):

Tabla 0.1 NOM-001-ECOL

A CondorChem, S.A. de C.V. por descargar sus aguas en un río, le corresponde la zona marcada con rojo.

Haciendo una comparación entre la NOM-001-ECOL y la caracterización puede verse que: a) La muestra cumple con lo establecido para temperatura, es decir, la temperatura es menor al límite. b) La observación cualitativa de la mezcla al recibirla confirma que no contiene aceite, grasas ni materia flotante, pues ha sido tratada hasta cierto punto en el reactor tres de la planta de tratamiento. c) Los sólidos sedimentables exceden el límite más alto (2 mg/L) veinte veces. d) Los sólidos suspendidos totales exceden cualquiera de las seis clasificaciones de la tabla, siendo 60% más altos que el límite más alto (200 mg/L). e) La demanda bioquímica de oxígeno (DQO) en ambas pruebas resultó mayor a la norma, 360% para la prueba de titulación y 525% para la de espectrofotometría. f) El nitrógeno total, que es la suma del nitrógeno amoniacal y los nitratos, está dentro de la norma. g) El fósforo total (ortofosfatos) está dentro de la norma. IPI sugiere un pre-tratamiento de filtración fina y sedimentación, previo a la descarga del agua en el río, para reducir la cantidad de sólidos suspendidos y sedimentables en el agua. Anexo a esta carta está el reporte técnico con la descripción detallada de la metodología empleada, los resultados obtenidos, la interpretación de los mismos, las conclusiones y recomendaciones que IPI, S.A de C.V considera pertinentes y relevantes al caso en cuestión. Quedando a su disposición para cualquier aclaración, Saludos cordiales,

____________________ ___________________ ____________________ Inés Berdeja Suárez Paloma García de Letona Inés Otegui Asesora Verde, IPI S.A de C.V Asesora Verde, IPI S.A de C.V Asesora Verde, IPI S.A de C.V

II. Reporte Técnico

1. Hacer un diagrama de la planta de tratamiento de aguas y describir cómo opera. Señalar en que sitios se hizo el muestreo y dar una descripción y características del tanque o reactor muestreado y las condiciones de operación. Describir del muestreo y características de las muestras.

A continuación se muestra un diagrama de la planta de tratamiento de aguas de donde se obtuvieron las muestras analizadas (Planta de Tratamiento de la Universidad Iberoamericana).

Figura 1. Esquema de la Planta de tratamiento de Aguas de la UIA

1. Las aguas residuales entran a la planta y antes de ser mandadas a los reactores aerobios, pasan por un filtro para remover los sólidos gruesos contenidos en el flujo. 2. El flujo entra al primer reactor aerobio el cual contiene empaques con microorganismos encargados de degradar la materia orgánica. 3. El agua residual pasa a un segundo reactor aerobio que carece de empaques cuya función es terminar la degradación de la materia orgánica utilizando los microorganismos provenientes del primer reactor que permanecen dentro del líquido.
Ambos reactores aerobios tiene presentan una constante agitación para facilitar la disposición de oxígeno. 4. Al finalizar la degradación de la materia orgánica el agua residual se deposita en un sedimentador que permite la separación, por medio de la gravedad, de los lodos y la fase líquida. 5. El agua clarificada atraviesa un filtro para evitar el paso de lodos al clorador. 6. El agua es desinfectada utilizando una solución de cloro. Al final del clorador el agua se encuentra en condiciones para ser utilizada en riego.

El muestreo se llevó a cabo en las siguientes ubicaciones de la planta de tratamiento: 1. E = A la entrada de la planta de tratamiento antes del filtro. 2. R1 = Dentro del reactor aerobio con empaques. 3. R2 = Dentro del reactor aerobio sin empaques. 4. S = En el sedimentador.

Las características de las muestras están en la sección siguiente, según la estructura requerida para el reporte.

2. Para el caso de las mediciones describir brevemente con sus palabras cómo se hicieron, incluir los valores experimentales obtenidos y los valores de los parámetros ya calculados como son pH, NTU, ST, SD, SS, N-NH3, N-NO3., sólidos sedimentables, e Índice volumétrico de Lodos, etc. Incluir el ejemplo de cálculo en cada caso e incluir los siguientes cálculos e interpretaciones específicas.

Descripción de la Experimentación y Resultados Experimentales

a) Temperatura y pH:
Asdffg

Muestra | pH | Temperatura(°C) | E | 8.86 | 21.1 | R1 | 8.41 | 20.9 | R2 | 8.18 | 20.6 | S | 8.3 | 20.8 |
Tabla 0.1 Temperatura y pH

b) Sólidos Totales, Sólidos Disueltos y Sólidos Suspendidos:
Askdjf

c) Turbidez:
Se tomó una muestra del agua tomada en cada uno de los puntos de muestreo, suficiente para llenar la celda del turbidímetro, que automáticamente reporta el valor de turbidez en NTU. La única muestra que presentó problemas fue la del R2, que tuvo que diluirse a un cuarto en volumen. Los resultados fueron los siguientes:

Muestra | Turbidez(NTU) | E | 617 | R1 | 813 | R2 | 796 | S | 21.5 |
Tabla 0.3 Turbidez

Ejemplo de Cálculo

Solamente se requirió para conocer el valor real de turbidez en el R2:

Treal=Tdilución*VdiluciónVreal

Treal=199 NTU*50 mL12.5 mL

Treal=796 NTU

d) DQO:
Askdjf

e) DBO7
En primer lugar se preparó el agua de dilución, que requería estar saturadas con aire. Se colocaron 3 L de agua destilada en un matraz con una manguera conectada a una bomba, que burbujeó aire durante aproximadamente media hora. A continuación se le agregaron 3 mL de las soluciones listadas: * Solución amortiguadora de fosfatos. * Solución de sulfato de magnesio. * Solución de cloruro de calcio. * Solución de cloruro férrico.

Se midió y ajustó el pH de la solución a 7 y se llenaron al tope las botellas preparadas, dos para cada muestra, con el volumen de muestra especificado en la tabla 0.5, cuidando que no hubiera burbujas. A la primera botella de cada muestra se le midió el oxígeno disuelto, y todas las botellas se colocaron en la incubadora a 21-23°C durante una semana. Después de este tiempo, se volvió a medirles el oxígeno disuelto.

Muestra | Vol. de muestra(mL) | Vol. de reacción(mL) | O.D. Inicial(mg/L) _0 | O.D. Final (mg/L) | DBO7 (mg/L) | | | | | _0 | _f | _0 | _f | E | 2 | 300 | 6.62 | 0.95 | 0.57 | 850.5 | 907.5 | R1 | 3 | 300 | 6.54 | 2.67 | 2.81 | 387.0 | 373.0 | R2 | 6 | 300 | 6.35 | 0 | 0 | 317.5 | 317.5 | S | 15 | 300 | 6.44 | 0 | 0 | 128.8 | 128.8 | Condiciones | Temperatura (°C) | 23.5 | 21.3 | | | Solublidad (mg/L) | 6.55 | 6.69 | |
Tabla 0.5 Oxígeno Disuelto

Ejemplo de Cálculo

Tomando como ejemplo la muestra E, la botella E0:

f) Características de las Muestras
Estas características fueron observadas cualitativamente:

Muestra | Características: | E | Sobrenadante turbio, olor extremadamente penetrante, color beige turbio | R1 | Solido sedimentado, color café, olor fétido, poco sobrenadante | R2 | Color café obscuro, solido sedimentables, sobrenadante | S | Color amarillo pálido, no existen sólidos ni sobrenadantes ni sedimentados, olor ligeramente fétido |
Tabla 0.6 Características de las Muestras

g) Sólidos Sedimentables e Índice Volumétrico de Lodos (IVL)
Se colocaron 50mL de cada muestra de agua residual previamente agitada en una probeta. Durante 60 min de sedimentación, los matraces se estuvieron ladeando constantemente provocando que los sólidos que se encontraban pegados en la pared se despegaran y comenzaran a sedimentar. En los primeros 30 min se midió el volumen de sólidos sedimentados, y al finalizar los 60 min se volvió a medir el volumen sedimentado.

Muestra | E | R1 | R2 | S | A los 30 min (mL) | 1 | 4 | 7 | 0 | A los 60 min (mL) | 1 | 8 | 7 | 0 | Volumen Total (mL) | 50 | 50 | 50 | 50 | Sólidos sedimentables a los 30 min (mL/L) | 20 | 80 | 140 | 0 | Sólidos sedimentables a los 60 min (mL/L) | 20 | 160 | 140 | 0 |
Tabla 0.7 Sólidos Sedimentables

Ejemplo de Cálculo

Donde: SólidoSed= sólido sedimentables (mL/L) SólidoSed@30min=Vol. de sólidos sedimentados a 30ºC
VolT =Vol. total e la muestra

Para la muestra de la entrada (E):

h) Velocidad de Consumo de Oxígeno
Se siguió el mismo procedimiento para cada una de las cuatro muestras: se aireó durante quince minutos con la bomba mencionada en el inciso e), se llenó una botella de DBO de 60 mL al ras y sin burbujas, se introdujo el medidor del de oxígeno disuelto y se iniciaron la agitación y el cronómetro. Se tomaron lecturas de oxígeno disuelto cada dos minutos desde los 0 minutos hasta los 15 minutos de agitación.

Muestra | E | R1 | R2 | S | Tiempo(min) | O.D. (mg/L) | 0 | 5.94 | 3.23 | 7.23 | 6.79 | 2 | 4.48 | 0.84 | 4.72 | 6.72 | 4 | 3.69 | 0.11 | 3.83 | 6.67 | 6 | 3.17 | 0 | 2.96 | 6.62 | 8 | 2.55 | 0 | 2.1 | 6.57 | 10 | 1.77 | 0 | 1.27 | 6.52 | 12 | 1.27 | 0 | 0.5 | 6.48 | 14 | 0.68 | 0 | 0 | 6.42 | 15 | 0.35 | 0 | 0 | 6.4 |
Tabla 0.8 Velocidad de Consumo de Oxígeno

i) Nitrógeno Amoniacal y N-Nitratos

N-Nitratos
Se tomaron cuatro viales con ácido sulfúrico concentrado previamente preparados y se añadieron 1 ml de cada muestra distinta. Se mezclaron y utilizando cada muestra recién mezclada y fría se calibró el espectrofotómetro a 100% de Transmitancia a 410 nm.
A cada vial por separado se le agrego un sobre de ácido cromotrópico, bisulfito y urea, mezclándolos y dejándolos reaccionar por 5 minutos. Midiendo después el %T de cada muestra.
La curva de calibración para esta técnica estaba dada en el Manual de Laboratorio de Ingeniería Ambiental

Muestra | E | R1 | R2 | S | Volumen (mL) | 1 | 1 | 1 | 1 | Absorbancia | 0.263 | 0.17 | 0.206 | 0.13 | ppm N-NO3- | 0.8220 | 0.5313 | 0.6439 | 0.4063 |
Tabla 0.9 N-Nitratos
Ejemplo de Cálculo

Donde para el caso de E:

Nitrógeno Amoniacal asdf Requerimientos Específicos

A. Velocidad de Consumo de Oxígeno

Los resultados para VCO fueron:

Muestra | VCO (mg/L min) | E | 0.3177 | R1 | 0.0646 | R2 | 0.3631 | S | 0.0246 |
Tabla 1. Velocidad de Consumo de Oxígeno
Ejemplo de Cálculo

VCO=OD2-OD15t
Donde
OD2: Oxígeno disuelto al minuto 2.
OD15: Oxígeno disuelto al miuto 15 t: Tiempo transcurrido (13 minutos)

Para la muestra E (usando datos dela Tabla 0.8):

VCO=4.48mg/L-0.35mg/L13min

VCO=0.3177 mgL min

Gráfica 1. Velocidad de Consumo de Oxígeno

Los resultados para VCOi fueron:

E | R1 | R2 | S | VCOi | 1 | 1 | 1 | 1 | 0.75420875 | 0.26006192 | 0.65283541 | 0.98969072 | 0.62121212 | 0.03405573 | 0.52973721 | 0.98232695 | 0.53367003 | 0 | 0.40940526 | 0.97496318 | 0.42929293 | 0 | 0.29045643 | 0.96759941 | 0.2979798 | 0 | 0.17565698 | 0.96023564 | 0.21380471 | 0 | 0.06915629 | 0.95434462 | 0.11447811 | 0 | 0 | 0.9455081 | 0.05892256 | 0 | 0 | 0.94256259 |

B. Demanda Química de Oxígeno C. Demanda Biológica de Oxígeno 7 D. Parámetros de Sólidos E. Parámetros Medidos (restantes) F. Eficiencia de Remoción en Etapas G. Comparación con la NOM-001, NOM-002 y NOM-003.

III. Referencias

* Rump ,H.H. & Krist H., (1988) Laboratory Manual for the Examination of Water, Waste Water and Soil, VCH * Sawyer, McCarty & Parkin, (1994) Chemistry for Environmental Engineering, McGraw Hill Book Co. * Clesceri, L.S., Greenberg, A.E. Trussel, R.R. (Eds.), Standard Methods for Water and Wastewater Analysis. APHA-AWWA * Jackson, B., (1993) Applied Water and Spentwater Chemistry: Laboratory Manual, Van Nostrand Reinhold, N.Y. * Peavy, Rowe, Tchobanoglous, (1985) Environmental Engineering, McGraw Hill Book Co * Peavy, Howard S. Environmental Engineering, International Edition, McGraw-Hill. Singapore, 1985 * http://www.ecologiaverde.com/eutrofizacion/ * http://www.epa.gov/safewater/consumer/2ndstandards.html * http://www.esr.pdx.edu/pub/biology/limnology/limn-11.htm * http://waterontheweb.org/under/waterquality/oxygen.html * http://members.tripod.com/Arturobola/turbi.htm * http://www.semarnat.gob.mx/servicios/anteriores/otroleyes/normas/Pages/normasoficialesmexicanasvigentes.aspx * http://www.semarnat.gob.mx/servicios/anteriores/otroleyes/normas/Normas%20Oficiales%20Mexicanas%20vigentes/NOM-001-ECOL.pdf

Plis cada una haga la descripción de su experimento en la parte de Descripción y resultados Experimentales. está justo después del diagrama y ya están los incisos puestos. También, ahí mismo, pegar las tablas de resultados experimentales desde la hoja de cálculo tal cual. Nech, lo que me mandaste en Word ya lo pegué, Pal lo tuyo no porque la verdad en Exell no me iba aponer a averiguar :D . Chequen bien en la hoja del reporte plis porque hay varios cálculos que no te pide en los incisos siguientes y tienen que ponerse aquí. Tipo, yo tuve que calcular el DBO a partir de datos experimentales. También hay que poner IVL, todos los sólidos, DQo, etc, en el reporte, en el número 2 dice. Luego, ya hice los incisos A y C, y Pal el B. El D le toca a la de sólidos, el E a TODAS Y el F no se jaja