MUESTREO DE AGUAS RESIDUALES Y TIPOS DE ANÁLISIS EMPLEADOS

MUESTREO DE AGUAS RESIDUALES

Los métodos de muestreo de aguas se definen como la extracción de una porción representativa de agua residual con el propósito de examinar las diversas características que esta posee. La ejecución del análisis comienza previamente con el conocimiento de las normas de precaución que se deben tener en cuenta en el momento de tomar la muestra de agua, el lugar dónde se va a realizar el muestreo y el tipo de muestreo que se va a ejecutar, a continuación se describen los tipos de muestras que se pueden tomar para realizar los análisis de calidad del recurso:

• Simple, puntual o instantánea

Este tipo de muestras son tomadas en un punto específico durante un tiempo de minutos a segundos y representan la composición del agua en un tiempo y un punto determinado en el espacio en la zona de muestreo. Este tipo de muestras se pueden tomar como representativas de espacios y tiempos mayores si se conoce anteriormente que la composición del recurso es constante en el tiempo y que no existen gradientes de concentración espaciales. Las muestras puntuales se emplean para definir las características de descargas instantáneas y para realizar la identificación de la fuente y poder posteriormente evaluar los efectos potenciales en los procesos de tratamiento, conocer las variaciones y los extremos en un flujo de desechos en determinado periodo, analizar la intermitencia de la descarga, es decir si esta ocurre de manera intermitente durante lapsos cortos y valorar la composición de la corriente para hacer campañas de muestreo constantemente.

•  Compuesta

Se describen como muestras compuestas a la mezcla de varias muestras simples tomadas en el mismo punto en diferente intervalo de tiempo, cuyo volumen en la composición es proporcional al caudal, este tipo de muestreo se conoce también como muestras compuesta-tiempo.

• Integradas

Este tipo de muestreo consiste en el análisis de muestras puntuales tomadas en diferentes puntos de manera simultánea, tan cerca como sea posible, el muestreo debe realizarse de manera proporcional con los caudales medidos al momento de toma de la muestra. Este tipo de muestreo deben ser usado en los siguientes casos:

1. Cuando se efectúa la caracterización del caudal de un río, el cual varía su composición a lo largo y ancho de su trayecto, en este caso, se toman varias muestras en diferentes puntos de sección transversal y posteriormente se mezclan en proporción a los flujos relativos para cada sección del río.
2. Casos donde se empleen tratamientos combinados para diferentes corrientes de aguas residuales.
3. Cuando se realiza el cálculo de las cargas (Kg/d) de las sustancias contaminantes en la corriente de agua.

SELECCIÓN DEL SITIO DE MUESTREO

Para seleccionar un sitio adecuado para la toma de las muestras en aguas residuales, es necesario seguir las siguientes recomendaciones:

• Cuando se realiza el muestreo para plantas de tratamiento, los puntos de muestreo que se requirieren para el análisis se sitúan aguas arriba de la planta de tratamiento (punto donde se encuentra el recurso sin tratar), en la planta (punto de control) y aguas abajo de la planta (punto de rendimiento del tratamiento).
• Los puntos de muestreo que se hacen para aguas residuales se localizan en zonas donde las condiciones de flujo permitan tomar mezclas homogéneas, la localización de estas zonas es complicada por lo que se procede a tomar muestras compuestas proporcionales al caudal para poder así estimar de manera óptima las características de la fuente.
• Cuando la muestra se debe tomar en albañales y canales estrechos, estas se deben tomar en el tercio inferior de la profundidad y los puntos deben situarse a través del canal, el caudal de la fuente debe ser suficiente para prevenir el depósito de sólidos.
• En pozos de registro profundo, se deben tomar las medidas de seguridad necesarias con el objetivo de prevenir la falta de oxígeno o la existencia de gases tóxicos o inflamables.
• Es recomendable que cuando se toman las muestras en tuberías cerradas es preferible elegir una sola estación de muestreo, previamente estudiada, con muestras a diferentes distancias en la conducción. Hay que evitar puntos donde el agua esté remansada.

FRECUENCIA RECOMENDADA PARA LA REALIZACIÓN DE MUESTREOS DE CALIDAD

Cuando se tienen zonas donde existen vertimientos de sustancias tóxicas, los recomendable es efectuar como mínimo muestreos de calidad cada tres meses; en industrias ubicadas en márgenes de ríos los muestreos deben hacerse una vez al día para verificar la concentración de los líquidos vertidos en la fuente; la frecuencia para tomar los muestreos en plantas de tratamiento, depende de la composición del agua o del proceso empleado, como por ejemplo el tratamiento que se realiza mediante intercambio iónico, en donde es necesario que se tomen muestras cada minuto.

ANÁLISIS DE LABORATORIO QUE SE EMPLEAN PARA EL ANÁLISIS DE AGUAS RESIDUALES

Cuando se analizan aguas contaminadas con el objetivo de ser tratadas, es necesario revisar previamente los parámetros que permitan determinar su calidad, como son la turbidez, los sólidos en suspensión y el color, otro parámetro importante para tener en cuenta al momento de realizar los muestreos de aguas residuales es el pH, normalmente, las aguas naturales poseen un pH que oscila entre 6 y 8, mientras que en las aguas residuales es muy variable. La conductividad eléctrica es otro parámetro importante empleado para el análisis de las aguas residuales, dado que es la medida de la capacidad del agua para conducir la electricidad, este parámetro indica la materia ionizable total presente en el agua, la conductividad del agua pura es mínima, mientras que las aguas residuales presentan valores diversos dependiendo su grado de contaminación. Determinando in situ los parámetros anteriormente descritos se procede a tomar las muestras de agua necesarias para realizar los análisis de laboratorio.  Los principales análisis que se realizan para determinar el grado de contaminación de las aguas residuales se describen a continuación:

Determinación de sólidos totales

Los sólidos totales son los residuos de material que quedan presentes después de la evaporación de una muestra de agua y su posterior secado a una temperatura de 105°C. Gran parte de los contaminantes presentes en aguas residuales son de estado sólido, disuelto o suspendido.

Determinación de la Demanda Biológica de Oxígeno (DBO)

La demanda bioquímica de oxígeno (DBO), se emplea como una medida de estimación de la cantidad de oxígeno requerido para la oxidación de la materia orgánica biodegradable presente en una muestra de agua como resultado de la oxidación bioquímica. El método consiste en llenar hasta rebosar los frascos Winkler con muestra de agua e incubar, el oxígeno disuelto se toma antes y después de la incubación a una temperatura constante durante 5 días, la DBO5 se calcula mediante la diferencia entre el Oxígeno Disuelto inicial y el final. Los microorganismos se incorporan inoculando el agua de dilución con el contaminante apropiado ya sean aguas negras o aguas negras tratadas.  La DBO es una prueba muy importante en el análisis de los efluentes de aguas muy contaminadas debido a que en los procesos naturales de purificación de ríos y corrientes, las aguas negras y otras sustancias con contenidos orgánicos se oxidan debido a la acción bacteriana, empleando el oxígeno disuelto del agua, las aguas negras que ingresan en una corriente eliminan el oxígeno disuelto de la misma y cuando la contaminación es mayor, destruye la vida tanto vegetal como animal.

Determinación de la Demanda Química de Oxígeno (DBO)

La demanda química de oxígeno (DQO), indica la medida del oxígeno equivalente a la proporción de la muestra orgánica presente en una muestra de agua, que se oxida mediante fuertes procedimientos químicos oxidantes, es usada para medir el grado de contaminación de una muestra de agua y se expresa en miligramos de oxígeno diatómico por litro (mg O2/l).

Relación entre Demanda Biológica de Oxígeno (DBO) y Demanda Química de Oxígeno (DQO)

En aguas residuales se observa una correlación entre los valores que se obtienen a partir de la determinación de la Demanda Química de Oxígeno y la Demanda Biológica de Oxígeno y se ha buscado la posibilidad de sustituir la determinación de la DBO con los valores obtenidos a partir de la DQO.  En aguas residuales de origen doméstico el coeficiente de correlación entre DBO y DQO se acerca 1.4 pero puede variar dependiendo de factores como el nivel de vida, las costumbres alimenticias y los hábitos higiénicos de la comunidad mientras que las aguas residuales de origen industrial suelen dar un coeficiente mayor, debido a la existencia de poca materia orgánica biodegradable.