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UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERÍA AMBIENTAL

PRIMER INFORME DEL CURSO DE ANALISIS DE AGUA Y DESAGUE – SA413

“Análisis de Temperatura, pH, turbidez, acidez, OD, SST y DBO” CHAVEZ TUESTA ELOY FABRICIO – 20162173B DOCENTE: ING. HUAMAN

17 de Setiembre Lima, Perú 2018

INDICE

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1. INTRODUCCIÓN En el día a día, la población mundial necesita consumir agua, puesto como bien se sabe este es el compuesto más importante en el organismo del ser humano. Debido a esta dependencia que tenemos, el ser humano tiene el derecho a que se le provea un agua en óptimas condiciones la cual no perjudique el nivel de salud de este y por ello nos vemos en la necesidad de tratar el agua que se consumirá. Entre los parámetros más importantes en el tratamiento del agua, en el presente informe, se mencionaran dos de estos Temperatura, pH, turbidez, acidez, OD, SST y DBO . La turbidez es un parámetro que nos sirve como expresión de la propiedad óptica que tiene una sustancia liquida, en este caso el agua, de dispersar y absorber la luz. Este parámetro tiene un gran significado no solo desde el punto de vista de la salud, sino también estético.

2. RESUMEN En el presente informe se analizara el pH, el cual es un parámetro de vital importancia en el tratamiento del agua, puesto que el conocimiento de este y el cómo medirlo nos permitirá expresar el nivel de acidez y a su vez con el valor obtenido permitirnos determinar si el agua está dentro de los niveles permitidos y así esta sea apta para el consumo humano. En el presente informe se relacionara los diversos valores de turbidez hallados en cada dilución hecha, además de hallar sus respectivos valores de pH y con ello observar la relación que existe entre el pH y la turbidez. Una vez con estos valores y graficas correspondientes se presentara las conclusiones a las que se haya llegado, así como las recomendaciones para que las próximas experiencias en el laboratorio se realicen con más comodidad.

3. MUESTRAS EMPLEADAS Muestras de agua potable

3



Muestra de Fuente Subterranea tomada el dia: FECHA: 3/09/2018 HORA: 10:00 am LUGAR: pozo del distrito de san miguel TIPO DE MUESTRA: Simple



Muestra Desague FECHA: HORA: LUGAR: Citrar UNI TIPO DE MUESTRA: Simple

ANOTACIONES Para la recolección de las muestras mencionadas se tuvo los siguientes criterios: 

El recipiente empleado para la recolección fueron botellas que acumulaban un volumen de 4L y galoneras de 4L .

4.1 FUNDAMENTO TEÓRICO PH: Conceptos:     

Expresa la intensidad de la condición acida o alcalina de una solución El pH es importante en cualquier fase de la práctica de la ingeniería sanitaria Expresa la concentración de ion hidrogeno y concentración del ion oxidrilo Asociado con la disolución del agua Permite interpretar la característica que tiene el agua ( acidez o basicidad )

El pH es un indicador de la acidez de una sustancia. Está determinado por el número de iones libres de hidrógeno (H+) en una sustancia. El resultado de una medición de pH viene determinado por una consideración entre el número de protones (iones H+) y el número de iones hidroxilo (OH-). Cuando el número de protones iguala al número de iones hidroxilo, el agua es neutra. Tendrá entonces un pH alrededor de 7. El pH del agua puede variar entre 0 y 14. Cuando el ph de una sustancia es mayor de 7, es una sustancia básica. Cuando el pH de una sustancia está por debajo de 7, es 4

una sustancia ácida. Cuanto más se aleje el pH por encima o por debajo de 7, más básica o ácida será la solución. PH se define como el logaritmo de base 10 de la recíproca de la concentración de iones hidrógeno, es expresada en moles por litro.

Importancia del PH en la ingeniería sanitaria: •En el campo del abastecimiento de agua tiene importancia en: coagulación química, desinfección, ablandamiento de agua y control de corrosión. •El pH debe ser controlado en desagües y tratamiento de desechos industriales en que se emplee procesos biológicos, para favorecer los organismos particularmente envueltos. •Se requiere que el pH sea controlado dentro de límites pequeños en procedimientos químicos usados para coagular desagües o desechos industriales, deshidratación de lodos, u oxidación de ciertas substancias (como ion cianuro). Determinación del PH: A.- Método Colorimétrico: Este método representa una menor inversión inicial, pero es motivo de graves interferencias por el calor, la turbiedad, el contenido salino, la materia coloidal, el cloro libre y por varios agentes oxidantes y reductores. Los indicadores puede deteriorarse, lo mismo que los patrones de color con los que se comparan y más aún ningún indicador abarca la gama de pH de interés de las agua. Por ello sólo se emplea para determinaciones rápidas y aproximadas.

Tabla de Indicadores más usados para medir pH Bromophenol azul

3.0 – 4.6

Amarillo – azul violeta

Methyl orange

3.1 – 4. 4

Rojo – naranja (Anaranjado de metilo)

Bromicresol verde

3.8 – 5.4

Amarillo – azul

Methyl Rojo

4.4 – 6.2

Rojo –amarillo (rojo metilo)

Chlorophenol rojo

5.4 – 6.8

Amarillo – rojo

Bromthymol azul

6.2 – 7.6

Amarillo – azul 5

Phenol rojo

6.4 – 8.0

Amarillo – rojo

Cresol rojo Thymol azul

7.2 – 8.8 8.0 – 9.6

Amarillo – rojo Amarillo – azul

Phemolphtaleina

8.2 – 10.0

Incoloro – rojo

Thymolphtaleina

9.3 – 10.5

Incoloro – azul

B.- Método ponteciométrico: peachímetro -

Los pH-metros miden la diferencia de potencial que existe entre dos electrodos,

de los cuales uno de ellos es sensible a los iones hidrogeno (el más usado es el los iones hidrogeno (el más usado es el electrodo de vidrio) y el otro es un electrodo de referencia (ej: electrodo de electrodo de referencia (ej: electrodo de calomelanos) -

El electrodo de vidrio está constituido por un bulbo formado por una lámina muy

fina de vidrio: dentro del bulbo se encuentra una solución de se encuentra una solución de pH conocido y un elemento medidor formado por un medidor formado por un alambre de plata recubierto de AgCl. De AgCl. -

Hoy día, el electrodo de vidrio y el de referencia se y el de referencia se

encuentra se encuentran montados en un mismo cuerpo. C.- Método Volumétrico: Estas valoraciones están basadas en la reacción de neutralización que ocurre entre un ácido y una base, cuando se mezclan en solución. El ácido (o la base) se añade a una bureta previamente lavada con el mismo ácido (o base) antes de esta adicción. La base (o el ácido) se añade a un matraz Erlenmeyer previamente lavado con agua destilada antes de la adición. La solución en el matraz es a menudo una solución estándar; cuya concentración es exactamente conocida. La solución en la bureta es la solución cuya concentración debe ser determinada por la valoración. El indicador usado para la valoración ácido-base a menudo depende de la naturaleza de los componentes como se ha descrito en la sección anterior.

TURBIDEZ

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Expresión de una propiedad óptica que tiene una sustancia líquida, de poder dispersar y absorber sin cambio de dirección la luz que pasa a través de ella. Dicho de otra manera, la turbidez es la falta de transparencia, debida a la presencia de partículas en suspensión. Puede ser causada por amplia variedad de materiales suspendidos, que varían de tamaño desde Coloides a gruesas dispersiones dependiendo del grado de agitación En el caso de los ríos, los cuales siguen su curso hasta el océano, pasan a través de áreas urbanas donde los desagües domésticos y desechos industriales tratados y no tratados pueden ser añadidos, consecuencia de esto es la adición de grandes cantidades de materia orgánica y algunas inorgánicas, que contribuyen a la turbiedad. Otra de las causas que provoca turbidez es la materia orgánica que llega a los ríos, debido a que esta sirve de alimento para las bacterias y el resultado del crecimiento bacterial es una Turbidez adicional. Con estas consideraciones se puede decir con seguridad que los materiales causantes de turbidez varían desde casi sustancias puras inorgánicas a aquellas que son totalmente orgánicas en naturaleza. La extensa variedad en la naturaleza de los materiales que causan turbiedad hace imposible establecer rápidamente reglas para su remoción.

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Figura 1. Tamaño de partículas que provocan Turbidez

UNIDAD DE TURBIDEZ Dada la gran variedad de materiales que causan turbidez en aguas naturales, ha sido necesario usar una unidad arbitraria de medida. La unidad elegida es: 1 mg

SiO 2 /litro = Unidad de Turbidez

( SiO 2 Oxido de Sílice o Silicio) Suspensiones de Sílice puro, no se usan en la práctica ordinariamente para medir turbidez. Estas han sido usadas originalmente para calibrar el turbidímetro de bujía de Jackson, el cual ha sido escogido como el instrumento patrón para medir la turbidez DEFINICION DE TRANSMITANCIA Definimos transmitancia como la relación de la cantidad de luz transmitida a la cantidad de luz que cayó inicialmente en la superficie. En otras palabras se refiere a la cantidad de luz que atraviesa un cuerpo, en una determinada longitud de onda. Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo traslúcido, una parte de esa luz es absorbida por el mismo, y otra fracción de ese haz de luz atraversará el cuerpo, según su transmitancia. DEFINICION DE ABSORVANCIA 8

Cuando un haz de luz incide sobre un cuerpo traslúcido, una parte de esta luz es absorbida por el cuerpo, y el haz de luz restante atraviesa dicho cuerpo. A mayor cantidad de luz absorbida, mayor será la absorbancia del cuerpo, y menor cantidad de luz será transmitida por dicho cuerpo. Como se ve, la absorbancia y la transmitancia son dos aspectos del mismo fenómeno. METODOS DE DETERMINACIÓN Los valores de turbidez pueden variar desde cero en agua pura, a varios miles en aguas de río de alta turbidez; por lo tanto no es recomendable usar en todas las muestras un sólo método de determinación Turbidímetro de Bujia Jackson Este es el instrumento normal para las mediciones de turbidez. Consiste en un tubo de cristal graduado, de una bujía patrón y de un soporte que mantiene el alineamiento de la bujia y el tubo. El tubo de cristal y la bujía se deben situar en posicion vertical, coincidiendo sus ejes longitudinales. El soporye de la bujia consiste en un cilindro con un resorte interior, que obliga a que la bujía se mantenga a presión contra la corona del soporte, según se vata consumiendo, debiendo encontrarse dicha corona aproximadamente a 7.6 cm. Abajo del fondo del tubo de cristal. METODOLOGÍA DE ANÁLISIS Las lecturas son realizadas empleando un turbidímetro calibrado con una suspensión de referencia de formacina preparada bajo condiciones específicas. El polímero de formacina ha sido elegido como referencia debido a que es fácil de preparar y en cuanto a sus propiedades de dispersión de luz es más reproducible que otros como arcilla o agua turbia natural. La turbiedad de una suspensión de concentración específica de formacina se define como el equivalente a 40 UNT, esta suspensión tiene una turbiedad aproximada de 40 unidades Jackson si se determina en el turbidímetro de bujía, por lo tanto las unidades nefelométricas basadas en el empleo de formacina se aproximarán a las unidades del turbidímetro de bujía pero no serán idénticas

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ACIDEZ Expresión cuantitativa de la capacidad el agua para neutralizar una base fuerte (neutralizar OH) a un pH determinado, es expresada en términos equivalentes de carbonato de Ca. La acidez de un agua puede deberse a la presencia de CO2 no combinados, ácidos minerales y sales de ácidos fuertes y bases débiles. En esta última categoría entran las sales de fierro y aluminio, de origen mineral o industrial. El punto de equivalencia para la titulación de un ácido mineral tiene lugar a un PH alrededor de 4.5, mientras que la titulación del CO2 libre al punto de equivalencia del bicarbonato de sodio se completa a un PH aproximado de 8.3. Por la tanto, en las titulaciones con indicadores, los vires deben alcanzar esos valores de PH. Procedimiento para el cálculo: Se recomienda que se usen volúmenes de muestra que necesitan menos de 50 ml de la solución tituladora, pues se obtiene un vire más preciso. Acidez total: Se agregan 0.15ml. (3gota) de indicador fenolftaleína a una muestra de volumen adecuado, 50 o 100 ml. Si es posible, contenida en un matraz Erlenmeyer. Se titula sobre una superficie blanca, con NaOH 0.02N; hasta el vire a un color ligeramente rosado, características del PH de 8.3. Acidez mineral: Se agregan 0.1 ml (2gotas) de indicador de anaranjado de metilo a una mezcla de volumen adecuado, 50 o 100ml. Si es posible contenida en un matraz Erlenmeyer. Se titula sobre una superficie blanca, con NaOH 0.02N, hasta vire a un ligero naranja de pH 4.5

Cálculo:  

ml NaOH 0.02 N x 1000 ml de muestra ml NaOH 0.02 N x 1000 Acidez de ácidos minerales en ppm de CaCO3 = ml de muestra Acidez total, en ppm de CaCO3 =

Demanda bioquímica de Oxígeno La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una prueba usada para la determinación de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica en las aguas municipales, industriales y en general residual; su aplicación permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de la prueba de la DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de aguas residuales. La demanda bioquímica de oxígeno se expresa en partes por millón (ppm) de oxígeno y se determina midiendo el proceso de reducción del oxígeno disuelto en la muestra 10

de agua manteniendo la temperatura a 20 ºC en un periodo de 5 días. Una DBO grande indica que se requiere una gran cantidad de oxígeno para descomponer la materia orgánica contenida en el agua.  El agua potable tiene una DBO de 0,75 a 1,5 ppm de oxígeno  Se considera que el agua está contaminada si la DBO es mayor de 5 ppm.  Las aguas negra municipales contienen entre 100 y 400 ppm Los desechos industriales y los agrícolas contienen niveles de DBO del orden de miles de ppm. La reducción de los niveles de DBO se hace mediante tratamiento de aguas negras Definición Es la masa de oxígeno molecular disuelto que requieren las bacterias para la descomposición (o estabilización) de las sustancias orgánicas que contiene el agua, bajo condiciones específicas y un período de tiempo determinado. Principio para la determinar la DBO 

Consiste en determinar el OD, antes y después de un período de incubación de 5 días a



20°C Si la demanda de Oxígeno de la muestra es mayor que la cantidad de Oxígeno disuelto,



se hace una dilución. En muestras crudas o de OD no conocido se deben trabajar varias diluciones.

La demanda de O2 de las aguas residuales en general se debe a tres clases de materiales:

11

12

OXIGENO DISUELTO 

El oxígeno es esencial para la vida, muchos organismos dependen de él para mantener el proceso metabólico con producción de energía, para su



crecimiento y desarrollo. La solubilidad del OD en agua varía de acuerdo con la temperatura.

IMPORTANCIA DE OXIGENO DISUELTO 

Para la vida de peces y la biota acuática en general (se necesita como mínimo



4 mg/L). Su concentración se relaciona con la corrosividad (las pruebas de OD sirven



como medidas de control), actividad fotosintética y el grado de septicidad. Su determinación es base para los análisis de DBO

PRINCIPIO 

La prueba depende del factor que el oxígeno oxida Mn++ a un estado de valencia bajo condiciones alcalinas y que el Mn en alto estado de valencia es



capaz de oxidar I- a I2º libre, bajo condiciones ácidas. La cantidad de I2º libre liberado es equivalente al OD originalmente presente disuelto en el agua. El Yodo libre se titula con una solución valorada de



tiosulfato de sodio empleando almidón Se ajusta la normalidad del tiosulfato para que 1 ml equivalente a 1 mg/L de OD, cuando se titula 200 ml de la muestra original.

SOLIDOS 

EL término sólidos hace alusión a materia suspendida o disuelta en un medio acuoso. La determinación de sólidos disueltos totales mide específicamente el 13

total de residuos sólidos filtrables (sales y residuos orgánicos) a través de una membrana con poros de 2.0 µm (o más pequeños). Los sólidos disueltos en el agua para consumo humano proceden de fuentes naturales, aguas residuales, escorrentías urbanas y desechos industriales. Sólidos disueltos: 

Los sólidos disueltos pueden afectar adversamente la calidad de un cuerpo de



agua o un efluente de varias formas. Aguas para el consumo humano, con un alto contenido de sólidos disueltos, son por lo general de mal agrado para el paladar y pueden inducir una reacción



fisiológica adversa en el consumidor. Los análisis de sólidos disueltos son también importantes como indicadores de la efectividad de procesos de tratamiento biológico y físico de aguas usadas (DBO).

Sólidos suspendidos: 

Son los materiales suspendidos en un agua. Se obtienen después de someter al agua a un proceso de evaporación a temperaturas comprendidas entre 103 y



105 ºC. La porción filtrable representa a los Sólidos Coloidales Totales Disueltos y la no



- filtrable son los Sólidos Totales en Suspensión. Cerca del 75% de los sólidos en suspensión y del 40% de los sólidos filtrables



de un agua residual de concentración media son de naturaleza orgánica. Son sólidos que provienen de los reinos animal y vegetal, así como de las actividades humanas relacionadas con la síntesis de compuestos orgánicos.

Utilización de información de sólidos: 

La información de sólidos suspendidos volátiles totales (SSVT) es utilizada en los diseños de los sistema de tratamiento de aguas residuales de lodos activados. Su valor nos indica la cantidad de biomasa existente en tanque de aireación. Los procesos de conversión microbiológica son reacciones redox catalizadas por los microorganismos que resultan en la producción de nueva biomasa

RESULTADOS: Resultados generales: Parámetro Temperatura pH

Fuente Subterránea 19°C 7,3

Desagüe (CITRAR) 18.5°C 14

Turbidez Acidez O.D. S.S.T. D.B.O.

1,3 UNT 2 ppm de CaCO3 -

1.5 ml/l/H -

Turbidez: Diluciones 100% 50% 25% 10% 5%

Turbidez 1.23 0.9 0.37 0.16 0.1

pH 7.3 7.1 6.9 7.0 6.9

Temperatura 18.9 19.5 18.9 19.0 18.3

Datos Calculados Dilusiones 50% 25% 10% 5%

Turbidez 0.9 0.37 0.16 0.07

Valores Calculados 0.9/0.5=1.8 0.37/0.25=1.5 0.16/0.1=1.6 0.07/0.05=1.4

(1.23-1.23/1.23)*100% (1.8-1.23/1.23)*100% (1.5-1.23/1.23)*100% (1.6.23/1.23)*100% (1.4-1.23/1.23)*100%

0% 46.34% 21.95% 30.08% 13.82%

%Error: 1 2 3 4 5

4.2

DISCUSIONES

Los resultados obtenidos indican que la actividad del ion hidrogeno es baja. Según la escala de PH, el pH obtenido para cada muestra se ubica en el rango intermedio, lo cual indica cierta neutralidad. El pH obtenido indica de alguna manera la magnitud de acidez o alcalinidad de las muestras respectivas, aunque no mide la acidez total ni la alcalinidad total. Esto se corroborará en la prueba de acidez y alcalinidad realizadas posteriormente. Cabe recordar que la escala de pH usada en el análisis es la misma que se usa para una temperatura de 25°C, a pesar de que las muestras de agua se encontraban a 26.1, 26.4 y 27.1°C de temperatura. Esta aproximación se realizó 15

suponiendo que la escala del pH a estas temperaturas no variaría mucho con respecto a la estándar. Haciendo una simple comparación de los resultados de pH en las muestras, se podría afirmar que el pH para de la muestra A se acerca más a la neutralidad, aunque esto quizá se deba a que posee menor temperatura, sim embargo se supuso que la escala de PH será la estándar. Se esperaría que la alcalinidad total sea menor en comparación con las demás muestras. 4.3

CONCLUSIONES



Se encontraron los valores de pH de la muestra A, B y C, siendo 7.56, 7.77 y

 

7.80sus valores respectivamente. La muestra A posee mayor neutralidad. Los valores de pH para las muestras cumplen con los límites permisibles de pH



del agua potable(6.5