Este documento presenta información sobre la dureza del agua, la demanda bioquímica de oxígeno (DBO), la demanda química de oxígeno (DQO) y la biología del agua. Explica que la dureza del agua se debe al calcio y magnesio disueltos y cómo se mide. También describe los procesos biológicos que afectan la DBO y DQO, como la nitrificación, y los valores típicos de estos parámetros para diferentes tipos de agua.

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO
FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA
CURSO .
TRATAMIENTO DE AGUA
DOCENTE:
Ing. ROBERTO LAZO CAMPOSANO
TEMA 3 : DUREZA DEL AGUA, DBO, DQO, DBON, DBOT
SEMESTRE 2023 A
SEMANA 3

2. a) DUREZA DEL AGUA:
La dureza del agua es la concentración total de iones calcio y de iones magnesio
(Ca2+ y Mg2+), los dos cationes divalentes más habituales en un agua natural; es decir la
dureza es la suma de todos los cationes polivalentes, pero son con mucha diferencia calcio
y magnesio los que tienen importancia en la dureza global de un agua. Así, podríamos
escribir, simplemente:
Dureza (M) = [Ca2+] + [Mg2+]
Sin embargo, es muy frecuente que esta dureza se determine o se indique como masa de
carbonato cálcico en miligramos por cada litro de disolución, es decir, mg CaCO3/L por
convenio, suele tratarse como si así fuera; es más, se considera como si todo el calcio
estuviese en forma de carbonato cálcico y el magnesio también fuese carbonato cálcico.
Así, existe otra fórmula que permite indicar la dureza en mg/L de CaCO3 conociendo las
concentraciones en mg/L de Ca2+ y de Mg2+, que es la siguiente:
Dureza (mg/L) CaCO3 = 2,50 [Ca2+] + 4,16 [Mg2+]
Los coeficientes indicados se deben a la relación existente entre la masa del calcio y del
magnesio con la masa del carbonato cálcico (100/40 para el calcio, 100/24 para el
magnesio).
Tema 3 : a) Dureza del Agua – b) Biología del Agua – c) Colimetría
DBO, DQO, DBON , DBOT

3. • Además se sabe que por los diferentes orígenes del agua así como del mar,
contiene disueltos cationes como el Ca++ , Mg++ , Fe++ Mn++ , y entre los aniones
Cl- , SiO3
= , SO4
= , HCO3
= , NO3
- . Además las aguas subterráneas tienen alto
contenido de Fe, así como sulfatos (SO4) que cuando emergen a la superficie a
una elevada temperatura generan la formación de caliche (escarchas
superficiales) de color marrón, lo cual nos indica la gran cantidad de Fe que
contiene dicha agua. (Ver imágenes).
• En calderas y sistemas enfriados por agua, se producen incrustaciones en las
tuberías y una pérdida en la eficiencia de la transferencia de calor.
Además le da un sabor indeseable al agua potable.
Grandes cantidades de dureza son indeseables por razones antes expuestas y
debe ser removida antes de que el agua tenga uso apropiado para las industrias
de bebidas, lavanderías, acabados metálicos, teñído y textiles.
• La mayoría de los suministros de agua potable tienen un promedio de 250 mg/l
de dureza.
• Niveles superiores a 500 mg/l son indeseables para uso doméstico.

4. CARACTERÍSTICAS DEL AGUA DE MAR
• El agua de mar tiene un contenido en sólidos disueltos totales de
aproximadamente 34.500 mg/L. A continuación se muestra una tabla donde se
indica la composición química del agua de mar, la cual está dividida en
aniones, cationes y moléculas no disociadas.

5. DUREZA TOTAL
• Suma de las concentraciones de calcio y magnesio expresada como
mg/L ó ppm de carbonato de calcio. Clasificación del agua de riego
según las ppm de CaCO3:

6. AGUA SUBTERRANEA MAS DE 70 °C

7. Caliches de fierro producido por la dureza del agua

8. BIOLOGÍA DEL AGUA
• El agua es una molécula inorgánica, es una biomolécula porque los seres vivos lo
producen o que forman a los seres vivos. El oxígeno (O2) es una biomelécula, en cambio
el ozono (O3), no forma parte del ser vivo ni tampoco lo producen ningún ser vivo. Las
biomoléculas son inorgánicas y orgánicas. Las inorgánicas son las aguas, las sales
minerales, el oxígeno el CO2 , las biomoléculas orgánicas son los lípidos, las proteínas,
ácidos nucleicos, etc.
• Funciones del agua en los seres vivos
• Función estructural.
• Función termorreguladora.
• Función disolvente.
• Función bioquímica.
• Función de transporte.
• Función amortiguadora y lubricante.
•

9. • El agua es una molécula sencilla formada por átomos pequeños, dos de hidrógeno y uno de oxígeno, unidos
por 66 enlaces covalentes muy fuertes que hacen que la molécula sea muy estable. Tiene una distribución
irregular de la densidad electrónica, pues el oxígeno, uno de los elementos más electronegativos, atrae hacia
sí los electrones de ambos enlaces covalentes, de manera que alrededor del átomo de oxígeno se concentra
la mayor densidad electrónica (carga negativa) y cerca de los hidrógenos la menor (carga positiva). La
molécula tiene una geometría angular (los dos átomos de hidrógeno forman un ángulo de unos 105º , lo que
hace de ella una molécula polar que puede unirse a otras muchas sustancias polares .

10. • La Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO): es la cantidad de oxígeno que
requieren los microorganismos para oxidar (estabilizar) la materia orgánica
biodegradable en condiciones aerobias.
• Demanda Bioquímica Ultima de Oxígeno Carbonáceo (DBOUC):Se refiere a la
DBO necesaria para oxidar todo el material orgánico carbonáceo biodegradable.
• En condiciones normales de laboratorio, esta demanda se cuantifica a 20 ºC.
• El ensayo estándar se realiza a cinco días de incubación y se conoce
convencionalmente como DBO expresados en mg/L – O2.
• La DBO es el parámetro más usado para medir la calidad de las aguas residuales
y superficiales:
• Para determinar la cantidad de oxígeno requerido para estabilizar
biológicamente la materia orgánica del agua.
• Para diseñar unidades de tratamiento biológico
• Para evaluar los procesos de tratamiento.
• Para fijar las cargas orgánicas permisibles en fuentes receptoras.

11. FORMULACION MATEMATICA DE LA DBO CARBONACEA
STREETER Y PHELPS:
La tasa de oxidación bioquímica de la materia orgánica , es directamente proporcional a la
cantidad de materia orgánica biodegradable presente. Matemáticamente se tiene:
dLt / dt = k Lt
Donde: Lt = DBO remanente en el agua para el tiempo t, mg/L
K = const. que expresa la tasa de oxidación: d-1
dLt/dt = tasa de oxidación de la materia orgánica carbonácea : mg/L.d
Integrando la ecuación anterior se obtiene:
Lt/L = e-kt = 10-kt Donde : L = DBO remanente en el agua para el tiempo t = 0 ó
DBOUC.
K = 2.303 k

12. La DBO remanente para cualquier tiempo t es igual a:
Lt = Le-kt = L x 10-kt
La DBO ejercida en cualquier tiempo t es :
Y = L - Lt = L- Le-kt = L – L x 10-kt
Y = L(1-e-kt) = L(1-10-kt)
Donde :
Y = DBO ejercida por el agua después de un tiempo t, mg/L.
L = DBOUC, mg/L, o DBO remanente en el agua para t = 0
K = const. de velocidad de reacción de la DBO, base natural, d-1
k = const. de velocidad de reacción de la DBO, base decimal, d-1
La DBO estándar, DBO5 o simplemente DBO es igual a:
Y5 = L(1-e-5k) = L(1-10-5k)
Evidentemente, la DBOUC es igual a la DBO satisfecha más la DBO remanente:
L = Y + Lt, además , la fracción para cualquier tiempo t será : Lt/L y la fracción
oxidada será l – Lt/L

13. PROBLEMASDE APLICACIÓN
1.- La DBO estándar de un AR es de 200 mg/L y la constante de reacción base 10, 0.1 d-1; determinar la DBO a un día y
la DBOUC.
SOLUCION:
a.- La DBOUC, será igual a:
L = y/(1-10-kt) = 200/(1-10-0.1x5) = 293 mg/L
b.- La DBO a un día será :
Y1 = L(1-10-kt ) = 293(1-10-0.1x1) = 60 mg/L
2.- La DBO estándar de un agua residual es de 200 mg/L y el contenido de NTK de 20 mg/L-N. La constante de reacción
de la DBO, BASE 10, es igual a 0.1 d-1. Calcular la DBOUC, la DBON y la DBO total del agua residual.
SOLUCION:
a.- La DBOUC , del residuo será:
L = y/(1-10-kt) = 200/(1-10-0.1x5) = 293 mg/L
b.- La DBON del residuo será : DBON: 20 X 4.57 = 91 MG/L
C.- La DBO total del agua residual será:
DBOT = 293 + 91 = 384 mg/L

14. DBO NITROGENACIA
La descomposición de la materia orgánica, especialmente la
hidrólisis de las proteínas, produce material no carbonáceo
como el amoníaco.
• Este material, nitrógeno amoniacal, es oxidado por las
bacterias nitrificantes en nitrito y nitrato, causando una
demanda de oxígeno conocida como demanda bioquímica
de oxígeno nitrogenácea (DBON).
• La interferencia causada por la demanda adicional de
oxígeno de las bacterias nitrificantes se elimina mediante
pretratamiento de la muestra o por medio de agentes
inhibidores.

15. • Otra ecuación utilizada para cuantificar la DBON , incluyendo la síntesis
celular bacterial, es la siguiente:
NH+
4 + 1.83O2 + 1.98 HCO-
3
0.021C5H7NO2 + 0.98NO-
3 + 1.041H2O+1.88 H2CO3
•Esta ecuación indica que el oxígeno requerido para nitrificación es
apreciable, que se requieren 4.3 mg/L-O2
•Para oxidar un mg/L de nitrógeno amoniacal expresado como N y que se
consumen 8.6 mg/L- HCO-
3 por mg/L de NH+
4 –N oxidado o sea7.1 mg/L de
alcalinidad de CaCO3
•Las bacterias nitrificantes son organismos muy sensibles, requieren pH
entre 7.5 y 8.6 oxígeno disuelto mayor de 1 mg/L

16. • VALORES TIPICOS DE DEMANDA BIOQUIMICA DE OXIGENO
PARA AGUAS DE DIFERENTES CALIDADES
•TIPOS DE AGUA DBO mg/L
•Agua Potable 0.75 a 1.5
•Agua Poco Contaminada 5 a 50
•Agua Potable negra Municipal 100 a 400
•Residuos Industriales 500 a 10,000