En la industria del tratamiento de agua, la DQO es un indicador fundamental que no se puede ignorar. Ya sean aguas residuales domésticas o industriales, casi todas las normas de vertido incluyen límites de DQO. Entonces, ¿qué representa exactamente la DQO? ¿De dónde proviene la DQO en las aguas residuales? ¿Y qué pasos de tratamiento se necesitan para alcanzar el nivel estándar? Este artículo aclara todas estas preguntas a la vez.
¿Qué es la DQO?
DQO es la abreviatura de Demanda Química de Oxígeno. En pocas palabras, mide la cantidad total de oxígeno consumido por todas las sustancias en el agua que pueden ser oxidadas por oxidantes químicos (principalmente materia orgánica, pero también incluye una pequeña cantidad de materia inorgánica reductora).
En otras palabras, cuanto mayor sea el valor de DQO, más "cosas sucias" se pueden oxidar en el agua y más contaminada estará. Cuanto menor sea la DQO, más limpia será la calidad del agua.
En los estándares de descarga actuales, los límites de DQO varían según el destino de la descarga y los requisitos locales. Por ejemplo, los estándares comunes de efluentes para plantas de tratamiento de aguas residuales domésticas requieren DQO menor o igual a 50 mg/L o menor o igual a 100 mg/L. Las aguas residuales industriales vertidas en redes de tuberías municipales o cuerpos de agua naturales también tienen límites de DQO claramente definidos.
¿De dónde viene la DQO?
Cualquier materia orgánica o sustancia reductora en el agua que pueda oxidarse formará DQO. Hay tres fuentes principales:
Doméstico: Restos de comida, manchas de aceite, heces, detergentes, aguas residuales del baño.
Industrial: Almidones y azúcares de fábricas de alimentos, sangre de mataderos, colorantes de estampación y teñido, disolventes químicos, pulpa de madera procedente de la fabricación de papel, estiércol de ganado.
Otros: Hojarasca vegetal, restos microbianos, sulfuros, nitritos.
Simplemente recuerde: cualquier cosa que pueda "oxidarse y quemarse" cuenta como DQO.
¿Cómo puede la DQO cumplir con los estándares de descarga?
La reducción de la DQO en las plantas de tratamiento de aguas residuales no suele ser un proceso de un solo-paso, sino más bien una reducción gradual a través de procesos de varias-etapas. A continuación se describe el proceso de tratamiento estándar en cinco etapas.
Paso 1: Pretratamiento – Eliminación de partículas grandes y parte de materia orgánica suspendida
La unidad de pretratamiento incluye principalmente: un tamiz, cámara de arena, trampa de grasa y tanque de ecualización.
La pantalla intercepta escombros grandes como ramas de árboles, bolsas de plástico y trapos.
El desarenador permite depositar arena y piedras pequeñas.
La trampa de grasa elimina el aceite y la grasa flotantes.
El tanque de ecualización equilibra la calidad y la cantidad del agua para evitar el impacto en los procesos posteriores.
Este paso elimina parte de la materia orgánica suspendida y flotante, lo que da como resultado una disminución preliminar de la DQO, pero la reducción es limitada.
Paso 2: Coagulación y sedimentación fisicoquímica: eliminación de DQO suspendida y coloidal
Después del pretratamiento, todavía quedan en el agua una gran cantidad de finas partículas en suspensión y materia orgánica coloidal. Estos no pueden sedimentarse rápidamente por gravedad y requieren la adición de agentes químicos para la coagulación y sedimentación.
Agentes de uso común: policloruro de aluminio (PAC) y poliacrilamida (PAM).
Principio de funcionamiento: el reactivo desestabiliza partículas diminutas y coloides, lo que hace que se agreguen en flóculos más grandes, que luego se separan en un tanque de sedimentación. Este paso elimina significativamente la DQO suspendida y coloidal, haciendo que el agua sea mucho más clara.
Paso 3: Tratamiento biológico: el paso principal para eliminar la DQO disuelta
El tratamiento biológico es el paso más crucial y económico en la mayoría de las plantas de tratamiento de aguas residuales para reducir la DQO. Utiliza la actividad metabólica de los microorganismos para descomponer la materia orgánica disuelta en el agua en dióxido de carbono y agua.
Los procesos comunes incluyen: proceso A/O, proceso A²/O, zanja de oxidación, SBR (reactor por lotes de secuenciación), MBR (biorreactor de membrana), etc.
Generalmente, se divide en dos ambientes:
Etapa anaeróbica: en condiciones libres de oxígeno-, las bacterias anaeróbicas descomponen las moléculas orgánicas grandes en ácidos orgánicos más pequeños y metano, lo que mejora la eficiencia del tratamiento aeróbico posterior. Adecuado para aguas residuales orgánicas de alta-concentración.
Etapa Aeróbica: La aireación aporta oxígeno, permitiendo que los microorganismos aeróbicos se multipliquen rápidamente y consuman rápidamente la materia orgánica del agua, oxidándola y descomponiéndola por completo.
Esta etapa puede eliminar entre el 70% y el 90% o más de la DQO, lo cual es crucial para lograr el cumplimiento del tratamiento.
Paso 4: Tratamiento avanzado: reducción de la DQO residual después del tratamiento biológico
Después del tratamiento biológico, se ha eliminado la materia orgánica más fácilmente degradable, pero es posible que aún quede en el agua una pequeña cantidad de materia orgánica recalcitrante o que la DQO aún no cumpla con los estándares de descarga. Entonces se requiere un tratamiento avanzado.
Los métodos comunes incluyen:
Tanque de sedimentación secundario: Separa los lodos activados del agua en el sistema de tratamiento biológico, clarificando el efluente. Esto es parte del proceso convencional, pero su uso por sí solo no puede reducir aún más la DQO disuelta.
Oxidación de Fenton: la adición de peróxido de hidrógeno y sales ferrosas genera radicales hidroxilo altamente oxidantes, que pueden destruir la materia orgánica recalcitrante con estructuras moleculares estables. Especialmente indicado para aguas residuales industriales de industrias químicas y farmacéuticas.
Adsorción de carbón activado: Utiliza la estructura porosa del carbón activado para adsorber trazas de materia orgánica residual y color, reduciendo aún más la DQO.
Filtración por membrana MBR: el módulo de membrana atrapa directamente coloides y microorganismos, lo que da como resultado sólidos suspendidos y DQO extremadamente bajos en el efluente.
El propósito de este paso es reducir aún más la DQO que el tratamiento biológico no puede manejar, asegurando que el efluente final cumpla con los estándares.
Paso 5: Desinfección y Alta
Finalmente, las aguas residuales se desinfectan (p. ej., luz ultravioleta, hipoclorito de sodio u ozono) para matar los microorganismos patógenos. Al mismo tiempo, indicadores como la DQO, el nitrógeno amoniacal y el fósforo total cumplen con los estándares de descarga, lo que permite su descarga en cuerpos de agua naturales o su reutilización (por ejemplo, para paisajismo, lavado de aguas, etc.).
Las diferentes calidades de agua tienen diferentes concentraciones de DQO y requisitos de tratamiento, y es necesario diseñar combinaciones de procesos específicas en función de las condiciones reales. Sin embargo, comprender este camino básico muestra claramente que la DQO en las aguas residuales no desaparece de la nada, sino que se reduce paso a paso mediante la interceptación física, la precipitación química, la degradación microbiana, la oxidación avanzada y la filtración por adsorción.
Si su empresa o proyecto se enfrenta a una DQO que supera los estándares, verificar las deficiencias en los pasos anteriores a menudo proporcionará una dirección para resolver el problema.