Introducción: Existen dos principales indicadores de caracterización de contaminantes orgánicos en aguas residuales: DQO y DBO. Otros indicadores, como el TOC (Carbono Orgánico Total), aparecen con menos frecuencia. En resumen, la DQO caracteriza eficazmente el contenido de contaminantes orgánicos en las aguas residuales y tiene un tiempo de detección corto, por lo que generalmente se utiliza para el diseño de ingeniería. La DBO, por otro lado, representa la materia orgánica fácilmente biodegradable en las aguas residuales, pero no necesariamente la porción no-biodegradable. La relación DBO/DQO se utiliza para indicar la biodegradabilidad de las aguas residuales; una proporción > 0,3 indica una buena biodegradabilidad.
La razón es que la DBO no puede caracterizar el contenido de todos los contaminantes en las aguas residuales, especialmente en aguas residuales recalcitrantes, donde las lecturas de DBO son mínimas. Sin embargo, esto no significa que las aguas residuales no puedan tratarse biológicamente; más bien, requiere métodos como la hidrólisis anaeróbica o la oxidación avanzada para mejorar su biodegradabilidad. La mayor parte de la materia orgánica es biodegradable.
Métodos de definición y análisis de DQO
1. DQO (Demanda Química de Oxígeno)
La demanda química de oxígeno se refiere a la cantidad de oxígeno consumida por la materia orgánica y las sustancias reductoras inorgánicas en el agua que pueden oxidarse con oxidantes fuertes (como el dicromato de potasio o el permanganato de potasio). La unidad es mg/L.
2. Características
Refleja la cantidad total de todos los contaminantes químicamente oxidables en el agua, incluida la materia orgánica recalcitrante.
3. Papel de la DQO
Evalúa rápidamente el grado de contaminación del agua, orientando ajustes en los procesos de tratamiento de aguas residuales industriales; detecta materia orgánica recalcitrante (como pesticidas e hidrocarburos aromáticos policíclicos), monitoreando si las emisiones industriales cumplen con los estándares.
4. Otras notas
La DQO se expresa de dos formas: CODcr y CODmn (también conocido como índice de permanganato), que representa el consumo de dos oxidantes diferentes.
Por supuesto, el valor de DQO medido no es necesariamente toda materia orgánica. Cualquier sustancia reductora puede oxidarse con permanganato y dicromato, como el sulfuro de sodio y el sulfato ferroso en las aguas residuales. Para sustancias con propiedades reductoras claramente definidas, se deben eliminar las interferencias. El objetivo de la medición de DQO es, por supuesto, la materia orgánica.
5. Métodos analíticos
Método del dicromato de potasio (método estándar):
1. Refluir la muestra de agua con un oxidante fuerte (dicromato de potasio) y ácido sulfúrico concentrado a alta temperatura;
2. Determine la cantidad de oxidante no reducido mediante titulación o espectrofotometría y calcule el consumo de oxígeno.
Método de permanganato de potasio (método rápido):
El mismo proceso, pero el oxidante se reemplaza por permanganato de potasio.
Nota: La cantidad de oxidante consumido debe convertirse en cantidad de oxígeno. Esto se calcula mediante la igualdad de la transferencia de electrones. Por ejemplo, consumir una unidad de dicromato de potasio transfiere 2 electrones, mientras que consumir una unidad de oxígeno transfiere 4 electrones.
Definición y métodos analíticos de DBO
1. DBO (demanda bioquímica de oxígeno)
La demanda bioquímica de oxígeno se refiere a la cantidad de oxígeno disuelto consumido por los microorganismos al descomponer la materia orgánica en el agua a una temperatura específica (generalmente 20 grados) y un tiempo (generalmente 5 días), medido en mg/L.
Explicación: El proceso de degradación de contaminantes orgánicos por microorganismos aeróbicos se puede dividir en dos etapas. En la primera etapa, la materia orgánica se convierte en dióxido de carbono, agua y amoníaco; en la segunda etapa, el nitrógeno amoniacal se convierte en nitrógeno nitrato. La primera etapa suele tardar 20 días en completarse, lo que da como resultado un valor de DBO20. Sin embargo, este período de tiempo es demasiado largo (la espera de datos suele ser demasiado tarde), por lo que el resultado de DBO5 medido durante cinco días se suele utilizar como demanda bioquímica de oxígeno (DBO). La DBO5 generalmente representa alrededor del 70% de la DBO en la primera etapa.
2. Características
Sólo refleja el grado de contaminación por materia orgánica fácilmente degradable.
3. Papel de la DBO
Evalúa la capacidad de auto-depuración de las masas de agua y la eficiencia del tratamiento de las plantas de tratamiento de aguas residuales; refleja el impacto potencial de la materia orgánica biodegradable en el ecosistema (por ejemplo, provocando el agotamiento del oxígeno en los peces).
4. Métodos analíticos
Método de inoculación por dilución (DBO₅)
1. Después de diluir la muestra de agua, agregue nutrientes e inóculo microbiano y séllelo en una botella de DBO.
2. Incubar a 20 grados en la oscuridad durante 5 días y medir la diferencia de oxígeno disuelto antes y después de la inoculación.
3. Es necesario controlar el pH y la temperatura para evitar la inhibición de la actividad microbiana.
Método instrumental
Se emplea la monitorización en tiempo real- mediante un sensor BODMn, pero el método de dilución tradicional sigue siendo el enfoque principal.
Diferencias clave
Grado de oxidación: la DQO oxida casi toda la materia orgánica (como la lignina y los colorantes), mientras que la DBO se dirige solo a la porción disponible para los microorganismos.
Factores de interferencia: la DQO puede verse afectada por el Cl⁻ (se requieren agentes enmascarantes), mientras que la DBO está influenciada por la actividad microbiana (es necesario controlar la toxicidad y las condiciones de los nutrientes).
Aplicaciones prácticas: La DQO se utiliza para la detección rápida de fuentes de contaminación, mientras que la DBO se utiliza para evaluar la eficacia del tratamiento biológico y los riesgos ambientales.