El término demanda de oxígeno describe la cantidad de oxígeno necesaria para descomponer completamente las sustancias orgánicas e inorgánicas del agua o las aguas residuales. La demanda de oxígeno es un parámetro clave en el tratamiento del agua y de las aguas residuales, ya que refleja la carga de sustancias biodegradables en el agua y su posible impacto en el medio ambiente y en los procesos biológicos de tratamiento. En la práctica, la demanda de oxígeno se mide de diferentes maneras, dependiendo del objetivo y de la fase de tratamiento.
Índice
Tipos de demanda de oxígeno
1. demanda bioquímica de oxígeno (DBO - Demanda Bioquímica de Oxígeno)
La demanda bioquímica de oxígeno es la cantidad de oxígeno que necesitan los microorganismos para biodegradar sustancias orgánicas en un medio acuoso.
Parámetros de medición:
- Por defecto, la DBO se mide durante un periodo de 5 días (DBO₅).
- Una determinación completa (DBO₇ o DBO₂₀) tiene en cuenta las sustancias de degradación lenta.
Mecanismo de reacción:
- Los microorganismos oxidan las sustancias orgánicas en condiciones aeróbicas.
Aplicación práctica:
- Control de la contaminación orgánica en los influentes de las depuradoras de aguas residuales.
- Evaluación de la eficacia de las etapas de tratamiento biológico (por ejemplo, proceso de lodos activados).
- Definición de los límites de vertido de aguas residuales.
Valores límite:
- Plantas de tratamiento de aguas residuales municipales: los valores de DBO₅ en el efluente deben ser normalmente inferiores a 20 mg/L.
- Industrieabwässer: Strengere Vorgaben je nach Branche, häufig < 10 mg/L.
2. demanda química de oxígeno (DQO)
La demanda química de oxígeno mide la cantidad de oxígeno necesaria para oxidar químicamente por completo todas las sustancias orgánicas y, en algunos casos, inorgánicas de una muestra. La DQO es un importante parámetro de suma en el análisis de aguas residuales.
Parámetros de medición:
- La DQO se determina por oxidación con dicromato potásico (K₂Cr₂O₇) en medio ácido.
Mecanismo de reacción:
- Las sustancias orgánicas se oxidan químicamente independientemente de su biodegradabilidad.
Aplicación práctica:
- Determinación más rápida que la DBO, ya que no requiere procesos microbianos.
- Control de la carga total de las aguas residuales, incluidas las sustancias de difícil biodegradación.
- Determinación de los valores de entrada y salida de las plantas de tratamiento de aguas residuales.
Valores límite:
- Plantas de tratamiento de aguas residuales municipales: los valores de DQO en el efluente deben ser normalmente inferiores a 90 mg/L.
- Aguas residuales industriales: Valores más estrictos en función del ámbito de aplicación.
Relación DQO/DBO:
- Un valor bajo (aprox. 2:1) indica sustancias fácilmente biodegradables.
- Un valor alto (> 4:1) indica sustancias difíciles de degradar o tóxicas.
Foto: Tanque de aireación de nuestro ALMA BHU BIO
3. demanda teórica de oxígeno (ThOD)
La ThOD es la cantidad calculada de oxígeno necesaria para la oxidación completa de un compuesto conocido.
Cálculo:
- Basado en la composición estequiométrica de las sustancias orgánicas.
Aplicación:
- Evaluación de compuestos detectados en muestras de agua.
- Valor de referencia para la comparación con los valores medidos de DBO y DQO.
4. demanda total de oxígeno (GOB)
El GOB combina los valores de demanda química y biológica de oxígeno para permitir una evaluación completa de todas las sustancias oxidables en una muestra de agua.
Importancia de las necesidades de oxígeno en la práctica
1. control de los procesos de limpieza biológica
- La demanda de oxígeno indica cuánto oxígeno se necesita para el tratamiento biológico de las aguas residuales.
- En Tanque de lodos activados o Filtros percoladores es esencial un suministro continuo de oxígeno:
- Demanda típica de oxígeno: 1,5-2,5 kg O₂/kg DBO₅.
2. dimensionamiento de las depuradoras de aguas residuales
- La DQO y la DBO se utilizan para el diseño de reactores, sistemas de aireación y etapas de tratamiento de lodos.
- Los índices elevados de DQO/DBO requieren medidas adicionales como
3. controles de descarga
- Las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales y municipales controlan la DQO y la DBO en el afluente y el efluente para garantizar el cumplimiento de la normativa medioambiental.
- Vertido de aguas residuales en masas de agua:
- Una elevada demanda de oxígeno puede provocar deficiencia de oxígeno y eutrofización.
Foto: El sistema de aireación de un tanque de aireación (proceso: ALMA BHU BIO)
Métodos de medición de la demanda de oxígeno
1. demanda bioquímica de oxígeno (DBO)
- Prueba estándar durante 5 días a 20 °C en cuarto oscuro.
- Uso de agua diluida e inoculación microbiana.
- Resultado: Diferencia en el oxígeno disuelto al principio y después del periodo de incubación.
2. demanda química de oxígeno (DQO)
- Método normalizado según DIN 38409.
- Oxidación de la muestra con dicromato potásico y valoración por retroceso del dicromato restante.
3. mediciones en línea
- Uso de sensores ópticos de oxígeno o amperometría para la monitorización continua.
Retos y optimización
1. valores elevados de demanda de oxígeno
- Causas:
- Alto contenido de sustancias difíciles de descomponer (por ejemplo, aceites, grasas, tensioactivos).
- Alta contaminación por lodos industriales o residuos químicos.
- Solución:
- Pretratamiento mediante plantas de flotación, por ejemplo.
- Optimización de los sistemas de aireación para adaptarse a la carga de oxígeno.
2. carga desigual
- La fluctuación de los valores de DQO o DBO puede perturbar los procesos biológicos en las plantas de tratamiento de aguas residuales.
- Solución:
- Tanque tampón para homogeneizar la carga de entrada.
- Monitorización en tiempo real y control automatizado de la ventilación.
Conclusión
La demanda de oxígeno es un parámetro fundamental en la tecnología del agua y las aguas residuales que refleja directamente la carga de un sistema con sustancias oxidables biológica y químicamente. El conocimiento y seguimiento precisos de los valores de DBO y DQO son esenciales para el diseño, control y optimización de las plantas de tratamiento de aguas y aguas residuales. Las tecnologías modernas, como las mediciones en tiempo real y los procesos de oxidación avanzados, favorecen el cumplimiento de las normas medioambientales y el aumento de la eficacia en la práctica.
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