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UNE-EN 29888 ICS 13.060.40 Mayo 1995 Calidad del agua Evaluacin de la biodegradabilidad aerobia de los compuestos orgnicos en medio acuoso Ensayo esttico (Mtodo Zahn-Wellens) (ISO 9888: 1991) Water qualily. Evaluation of the aerobic biodegradabiliry of organic compounds in an aqueous medium. Static test (Zahn-Wellens method). (ISO 9888.1991) Qualit de leau. valuation, en milieu aqueux, de la biodgradabilit arobie des composs organiques. Essai statique (Mthode Zahn-Wellens). (ISO 9888:1991) .WM I . . gl u 1ml m Esta norma UNE es la versin oficial en espaol de la Norma Europea EN 29888 de fecha enero de 1993, que a su vez adopta ntegramente la Norma Internacional ISO 9888: 1991. Editada e impresa por AENOR Depsito legal: M 17462: 1995 Q AENOR 1995 Reproduccin prohibida Esta Norma Espaola ha sido elaborada por el comit tcnico AENKTN 77 Medio Ambiente, cuya Secretara desempea AENOR. LAS OBSERVACIONES A ESTE DOCUMENTO HAN DE DIRIGIRSE A: AENOR Asociacin Espaola de Nonnalizacibn y Certificacidn Fernndez de la Hoz, 52 Telfono (91) 310 48 51 28010 MADRID-Espaa Telefax (91) 310 36 9.5 NORMA EUROPEA EUROPEAN STANDARD NORME EUROPENNE EUROP b) no voltiles o con una presin de vapor insignificante en las condiciones de ensayo; c) que no sufran prdidas por formacin de espuma a partir de la solucin de ensayo; d) que no presenten accin inhibidora sobre los microorganismos de ensayo a los niveles de concentracin selec- cionados para el ensayo. La existencia de una accin inhibidora se puede determinar con la ayuda de un mto- do de ensayo apropiado (por ejemplo, vase la Norma ISO 8192). Si el compuesto de ensayo es txico, la con- centracin de ensayo debe ser inferior, o se puede emplear un inculo pre-expuesto. Este mtodo tambin se puede utilizar para medir la eliminacin y biodegradacin de los compuestos orgnicos presentes en las aguas residuales (que en el marco de esta Norma Internacional sern llamadas igualmente “com- puesto de ensayo”). 2 NORMAS PARA CONSULTA Las normas que a continuacin se relacionan contienen disposiciones que, a travs de su referencia en este docu- mento, constituyen disposiciones para esta Norma Internacional. En el momento de su publicacin, las ediciones indicadas estaban en vigor. Toda norma est sujeta a revisin por lo que las partes que basen sus acuerdos en esta Norma Internacional deben estudiar la posibilidad de aplicar la edicin ms reciente de las normas indicadas a continuacin. Los miembros de CE1 y de ISO poseen el registro de las Normas Internacionales en vigor en cada momento. EN 29888: 1993 -6- ISO 6060: 1989 - Calidad del agua. Determinacin de la demanda qumica de oxgeno. ISO 7827: 1984 - Calidad del agua. Evaluacin de la biodegradabilidad aerobia za1 ” de los compuestos orgni- cos en un medio acuoso. Mtodo mediante el anlisis del carbono orgnico disuelto (COD). ISO 8192: 1986 - Calidad del agua. Ensayo para la inhibicin del consumo de oxgeno por lodos activados. ISO 8245: 1987 - Calidad del agua. Gua para la determinacin del carbono orgnico total (COT). ISO 9408: 1991 - Calidad del agua. Evaluacin de la biodegradabilidad aerobia -final” de los compuestos orgni- cos en medio acuoso. Mtodo mediante la determinacin de la demanda de oxgeno en un respirmetro cerrado. ISO 9439: 1990 - Calidad del agua. Evaluacin de la biodegradabilidad aerobia “final n de los compuestos orgni- cos en un medio acuoso. Mtodo mediante el anlisis del dixido de carbono liberado. 3 DEFINICIONES Para los fines de esta Norma Internacional, se aplican las definiciones siguientes: 3.1 biodegradacin final: Nivel de degradacin que se obtiene cuando los microorganismos consumen totalmente al compuesto de ensayo, lo cual trae como resultado la produccin de dixido de carbono, agua, sales minerales y nuevos compuestos celulares microbianos (biomasa). 3.2 slidos en suspensin (de un lodo activado): Cantidad de materia slida que se obtiene por la filtracin o cen- trifugacin de un volumen dado de lodo en condiciones especficas y secado posterior a una temperatura de 105 “C hasta peso constante. 3.3 biodegradacin primaria: Nivel de degradacin que se obtiene cuando el compuesto de ensayo experimenta cualquier cambio estructural que no sea la mineralizacin total, como consecuencia de la accin microbiana. 4 PRINCIPIO DEL MTODO Determinacin, de la biodegradacin y eliminacin en medio acuoso de los compuestos orgnicos hidrosolubles por microorganismos aerobios. Estos compuestos orgnicos constituyen la nica fuente de carbono y energa en el medio de ensayo, a excepcin del lodo utilizado. La concentracin de los compuestos utilizados es tal que la concentracin inicial del carbono orgnico disuelto (COD) normalmente se encuentra entre 50 mg/1 y 400 mg/1 y la demanda qumica de oxgeno (DQO) entre los 100 mg/1 y 1 000 mgA. NOTA 1 - La concentracin inicial seleccionada del compuesto de ensayo se elije en funcin de su solubilidad y de su toxicidad sobre las bac- terias del inculo. Determinacin del COD o la DQO al principio y al final del ensayo (normalmente 28 das) y al menos tres veces a lo largo del ensayo, en intervalos regulares de tiempo. Determinacin de la eliminacin promedio del COD y la DQO en cada uno de dichos intervalos. Evaluacin de la biodegradabilidad del compuesto utilizado a partir de los datos anteriormente obtenidos. Los anlisis especficos pueden proporcionar una informacin adicional sobre la biodegradacin primaria. -7- EN 29888: 1993 5 MEDIO DE ENSAYO La incubacin debe realizarse en la oscuridad o con iluminacin difusa en un lugar que se mantenga a una tempera- tura de entre 20 “C y 25 “C, libre de vapores txicos para los microorganismos. 6 REACTIVOS Utilice nicamente reactivos de calidad analtica reconocida. 6.1 Agua destilada o desionizada, que contenga menos de 2 mg/1 de COD. 6.2 Medio de ensayo 6.2.1 Compuestos 6.2.1.1 Solucin (a) Dihidrogenofosfato de potasio anhidro (kH,PO,) Monohidrogenofosfato de potasio anhidro Or,HPO,) Monohidrogenofosfato de sodio dihidratado (Na,HP042H20) Cloruro de amonio (NH,CI) Agua (vase apartado 6.1): la cantidad necesaria para completar a El pH de esta solucin debe ser aproximadamente de 7,4. 875 g 21,75 g 3394 g 095 g 1 000 ml 6.2.1.2 Solucin (b). Se disuelven 22,5 g de sulfato de magnesio heptahidratado (MgS0,7H,O) en 1 000 ml de agua (vase 6.1). 6.2.1.3 Solucin (c). Se disuelven 27,5 g de cloruro de calcio anhidro (CaCl,) en 1 000 ml de agua (vase 6.1). 6.2.1.4 Solucin (d). Se disuelven 0,25 g de cloruro de hierro (III) hexahidratado (FeC1,6H,O) en 1 000 ml de agua (vase 6.1). Se prepara esta solucin justo antes de su utilizacin. NOTA 2 - Esta solucin no necesita que se prepare justo antes de su utilizacin si se le agrega una gota de cido clorhdrico concentrado (HCL), o 0,4 gll de sal disdica de cido de etilendiamin-tetraactico (EDTA). 6.2.2 Preparacin. Por cada litro de medio de ensayo se aaden aproximadamente 500 ml de agua (vase 6.1) y: - 10 ml de la solucin (a); - 1 ml de cada una de las soluciones desde la (b) hasta la (d). Se enrasa hasta 1 000 ml con agua (vase 6.1). 6.3 Solucin de cloruro de mercurio Se disuelven 10 g de cloruro mercrico (HgCl,) en 1 000 ml de agua (vase 6.1). EN 29888:1;93 -8- 7 APARATOS Se deber utilizar el material normal de laboratorio y el que a continuacin se indica. 7.1 Recipientes de cristal, de volumen desde 1 1 hasta 5 Z, equipados con: - un sistema de agitacin con un agitador de vidrio o metal; agitar para garantizar una homogeneizacin adecuada; - tubos de vidrio de dimetro interno comprendido entre 2 mm y 4 mm o espigas de vidrio destinadas a introducir aire libre de carbono orgnico y vapores txicos y saturado con vapor de agua para reducir la prdida por evapo- racin. El vidrio de laboratorio debe limpiarse cuidadosamente y, en particular, deben eliminarse las trazas de materia orgnica 0 txica. 7.2 Equipo de medicin, de sensibilidad suficiente como para medir el carbono orgnico disuelto (vase la Norma ISO 8245) o que sea adecuado para la medicin de la demanda qumica de oxgeno (vase la Norma ISO 6060). 7.3 Dispositivo de filtracin, con filtros de membrana de porosidad adecuada (dimetro nominal del poro entre 0,2 Pm y 0,45 Pm). Las membranas no deben absorber los compuestos orgnicos ni deben liberar de manera signi- ficativa carbono orgnico. 7.4 Centrfuga 7.5 pH-metro 8 PROCEDIMIENTO OPERATORIO 8.1 Preparacin de las soluciones de ensayo Se preparan las siguientes soluciones. 8.1.1 Solucin del compuesto de ensayo en agua (vase apartado 6.1), con una concentracin adecuada (por ejemplo, 3 000 mg/l). El agua residual se puede utilizar directamente o diluida. 8.1.2 Solucin del compuesto de referencia. Se disuelven 3 000 mg de un compuesto orgnico hidrosoluble conocido (por ejemplo, dietilenglicol, etilenglicol o anilina) en agua (vase 6.1). 8.2 Preparacin del inculo Se toma una muestra de lodo activado de un tanque de aireacin de una planta de tratamiento biolgico de aguas residuales (vanse las notas 3 y 4). Se mezcla y se lava varias veces el lodo activado con agua corriente o con el medio de ensayo (vase 6.2), centri- fugar o decantar y eliminar el sobrenadante. Antes de su utilizacin, se determina la concentracin de los slidos en suspensin (vase 3.2). Si fuera necesario, se concentra el lodo por decantacin de modo que el volumen de lodo que se aada para obtener la concentracin deseada (vase 8.3) de slidos en suspensin sea el mnimo. Se mantiene el inculo aireado a temperatura ambiente hasta el momento de su utilizacin. -9- EN 29888: 1993 NOTAS 3 Segn los objetivos del ensayo, la planta de tratamiento de aguas residuales deber recibir aguas predominantemente municipales. Con el fm de obtener la mayor cantidad posible de especies o tipos de bacterias diferentes, en casos especiales, puede ser preferible hacer una mezcla de lodos procedentes de varias fuentes. El lodo activado tambin se puede tomar de una planta de tratamiento de labora- torio. 4 En ciertas circunstancias, esta admitida la utilizacin de inculos pre-expuestos. Cuando tales inculos se utilicen, se debe expresar claramente en los resultados del ensayo (por ejemplo, el porcentaje de biodegradacin = y %, utilizando el inculo pre-expuesto y el mtodo de exposicin debe detallarse en el informe del ensayo. Los inculos expuestos se pueden obtener mediante la realizacin de ensayos de biodegradacin en laboratorio, efectuados bajo diferentes condiciones (por ejemplo, los ensayos Zahn-Wellens y SCAS) o a partir de muestras sacadas de lugares donde existan condiciones ambientales relevantes (por ejemplo, plantas de tratamiento que reciben compuestos similares, reas contaminadas, etc.). 8.3 Ensayo Se preparan al menos dos recipientes de ensayo (smbolo F,) (vase apartado 7.1) que contengan como mnimo 500 ml del medio de ensayo (vase 6.2). Se agrega una cantidad suficiente de la solucin del compuesto de ensayo (vase 8.1.1) o del agua residual a someter a ensayo con el fin de obtener una concentracin de COD de entre 50 mg/1 hasta 400 mg/1 o una concentracin de DQO de entre 100 mg/1 hasta 1 000 mg/1 en la mezcla final. Se mide el valor del pH y se ajusta, si fuera necesario a 7 + 0,5 con con una solucin de un cido o base inorgni- ca. Se aade el lodo (vase 8.2) en una cantidad tal que el contenido de slidos en suspensin en la mezcla final sea de 0,2 g/l a 1,0 g/l. NOTA 5 - Se ajusta la concentracin del lodo en funcin de la concentracin inicial del compuesto de ensayo. Para concentraciones de 400 mg/1 de COD y 50 mgll de COD, se utiliza 1 gll y 0,2 g/l de slidos en suspensin, respectivamente. Se completa con el medio de ensayo (vase 6.2) hasta obtener un volumen total comprendido entre 1 Z y 5 Z y se mezcla el contenido de los recipientes. El volumen total depender del nmero de muestras a tomar para la deter- minacin del COD o la DQO y los volmenes necesarios para el procedimiento analtico. Se prepara al menos un recipiente para el ensayo en blanco (vase 7.1) (simbolizado con FB) para operar paralela- mente con cada uno de los recipientes de ensayo. F, contiene slo lodo activado (vase 8.2), cuya concentracin de slidos en suspensin es igual a la del recipiente de ensayo. A este recipiente se le aade la cantidad necesaria del medio de ensayo (vase 6.2) hasta que su contenido sea igual al del recipiente de ensayo. Con el fin de verificar la actividad del inculo, se prepara al menos un recipiente de control (simbolizado con Fc) para operar paralelamente con cada una de las series de ensayo. Se procede para Fc de la misma forma que para la prepara- cin de los recipientes de ensayo, pero sustituyendo el del compuesto de ensayo por el de referencia (vase 8.1.2). Si el compuesto de ensayo se puede eliminar por un proceso abitico, especialmente descarga neumtica, se prepara un recipiente de control de la eliminacin abitica (simbolizado con F,). Se mezcla el medio de ensayo (vase 6.2) y el compuesto de ensayo (vase 8.1.1) como para la preparacin del recipiente F, pero no se aade inculo. No obstante se aade una sustancia txica cuya concentracin sea la adecuada para evitar la actividad microbiana. La sustancia txica puede ser, por ejemplo, 10 ml de la solucin de cloruro de mercurio II (vase 6.3) por litro. Para iniciar el ensayo, se agitan los recipientes (por ejemplo, con la ayuda de mezcladores) y se airean. Asegurarse de que el lodo se ventile bien y no sedimente. Durante el transcurso del ensayo, se mantienen los recipientes en constante movimiento y a temperatura entre 20 “C y 25 “C. Se verifica el valor del pH a intervalos regulares (por ejemplo, si se toma una muestra para el anlisis del COD o la DQO) y se ajusta el pH a 7,0 f 0,5 si fuera necesario. Con objeto de compensar las prdidas de agua por evaporacin, se comprueba el volumen del medio en los reci- pientes antes de cada muestreo y, si fuera necesario, se aade agua (vase 6.1) hasta alcanzar el volumen existente despus de realizado el muestreo anterior. EN 29888: 1993 - lo- Despus de transcurridas 3 h f 0,5 h del inicio del ensayo, al fmal de ste (normalmente el da 27 o el 28 y, si el ensayo se detiene con anterioridad o con posterioridad a los das anteriormente mencionados, durante los 2 ltimos das del ensayo) y al menos en tres intervalos de tiempo intermedios (por ejemplo, a los 7, 14 y 21 das), se toma un volumen mnimo para las medidas de COD o la DQO de los recipientes FT, F, Fc y F, (si ste ltimo estuviera incluido). Se filtran estas alicuotas con papel de filtro cuidadosamente lavado. Si el filtrado no esta claro, se repite la opera- cin con filtros de membrana. Si la filtracin resulta difcil, se centrifugan las muestras en lugar de filtrarlas. Se miden las concentraciones de COD o DQO de cada uno de los recipientes, al menos por duplicado. Si se desea estudiar la biodegradacin primaria, se utiliza un anlisis especfico, como por ejemplo espectroscopa U.V., ade- mas de las mediciones del COD o la DQO. Se realizan todos los anlisis tan pronto como sea posible. NOTA 6 - Cuando las mediciones han de posponerse durante un tiempo superior a 48 h, se mantienen las muestras a una temperatura de 4 “C en la oscuridad y en envases hermticamente cerrados. Si las muestras tienen que guardarse durante un tiempo mayor de 48 h, se aaden 20 mlll de la solucin de cloruro de mercurio (vase apartado 6.3) u otra sustancia txica inorgnica con el fm de evitar toda actividad microbiana y se guardan a una temperam- ra de 4 “C. Si se agregan iones cloruro, las mediciones del COD y la DQO deben realizarse con sumo cuidado. Por este motivo, en lugar de aadir una sustancia txica, se guardan las muestras a una temperatura de - 18 “C. Si se logra un nivel constante de degradacin (por encima de aproximadamente 80%) antes del final del da 28 del perodo de ensayo, se considera que el ensayo ha terminado. Si la biodegradacin tiene lugar durante los ltimos das del perodo de ensayo, se prolonga dicho perodo de tiempo hasta que la biodegradacin se haya completado. Si se necesita un conocimiento mas detallado sobre el comportamiento de un lodo activado que se haya adaptado al compuesto de ensayo, entonces el mismo lodo activado se puede exponer nuevamente al mismo compuesto de ensayo. En este caso, se concentra el lodo activado por medio de la decantacin y centrifugacin y posterior lavado con la solucin de ensayo (vase 6.2). Se utiliza el lodo restante, el cual tambin se puede mezclar con lodo fresco para obtener la concentracin original de slidos en suspensin para repetir el ensayo. 9 CLCULO Y EXPRESIN DE LOS RESULTADOS 9.1 Clculo Se determina la biodegradacin, como porcentaje de la eliminacin del COD o la DQO, del compuesto de ensayo, utilizando la ecuacin siguiente: 1 x loo donde Dr es el porcentaje de eliminacin del compuesto de ensayo en el tiempo t; e, es la media en miligramos de COD o DQO por litro, en el tiempo t, en el recipiente de ensayo FT; ex es el valor en miligramos de COD o DQO, en el recipiente de ensayo F, medidos despus de 3 h f 0,5 h de incubacin; eBl,r es el valor medio en miligramos de COD o DQO por litro, en el recipiente para el ensayo en blanco F, en el perodo de tiempo t; eBIJ es el valor medio en miligramos de COD o DQO por litro, en el recipiente para el ensayo en blanco F, medidos despus de 3 h f 0,5 h de incubacin. - ll - EN 29888: 1993 El valor medido despus de 3 h + 0,5 h de incubacin proporciona informacin sobre la adsorcin del compuesto de ensayo por parte del lodo activado. Se recomienda, a ttulo de informacin o en el caso en que la absorcin sea significativa (superior al 20%), calcular tambin la tasa de eliminacin total 0, del compuesto de ensayo, aplicando la misma frmula pero con e0 como valor inicial de COD o de la DQO en el recipiente de ensayo F, calculado a part