La saturación de oxígeno describe la concentración máxima de oxígeno molecular (O₂) que puede disolverse en el agua en condiciones definidas (temperatura, presión, contenido de sal). Se expresa como concentración de saturación en miligramos por litro (mg/L) o como porcentaje de saturación (% de saturación). El término se utiliza a menudo para evaluar la eficacia de la transferencia de oxígeno en los procesos de tratamiento del agua y de las aguas residuales y es un indicador importante de la calidad del agua.

Importancia de la saturación de oxígeno

1. Procesos biológicos:

   • En el tratamiento del agua y de las aguas residuales, el oxígeno es esencial para los procesos biológicos aeróbicos. procesos biológicos aeróbicosespecialmente en el proceso de fangos activados. Los microorganismos utilizan el oxígeno para oxidar y descomponer las sustancias orgánicas.

2. Relevancia ecológica:

   • La saturación de oxígeno afecta directamente a las condiciones de vida de organismos acuáticos como peces e invertebrados. Una baja saturación de oxígeno puede provocar una deficiencia de oxígeno (hipoxia), mientras que una sobresaturación puede ser perjudicial para los organismos.

3. Evaluación de la eficiencia de los sistemas de ventilación:

   • La saturación de oxígeno es un parámetro clave para evaluar el rendimiento de los sistemas de aireación en las plantas de tratamiento de aguas residuales o en los procesos industriales de tratamiento de aguas.

4. Comportamiento de la corrosión en circuitos de agua:

   • El contenido de oxígeno y la saturación influyen en el potencial de corrosión de los sistemas de agua de refrigeración, tuberías y calderas.

Antecedentes técnicos de la saturación de oxígeno

1. solubilidad del oxígeno

La cantidad de oxígeno que puede disolverse en el agua depende de los siguientes factores fisicoquímicos:

• Temperatura:

  • La solubilidad del oxígeno disminuye al aumentar la temperatura. El agua fría puede absorber más oxígeno que el agua caliente.
  • Ejemplo: A 10 °C la concentración de saturación es de unos 11,3 mg/L, a 30 °C sólo de unos 7,5 mg/L (a presión normal y agua pura).

• Imprime:

  • Una mayor presión ambiental aumenta la solubilidad del oxígeno. Esto explica el uso de sistemas de aireación presurizados en determinados procesos.
  • Ejemplo: En los reactores de agua presurizada, la transferencia de oxígeno se optimiza aumentando la presión.

• Contenido en sal:

  • A medida que aumenta el contenido de sal (salinidad), disminuye la solubilidad del oxígeno. El agua de mar tiene una saturación de oxígeno inferior a la del agua dulce.

2. saturación relativa de oxígeno

La saturación relativa de oxígeno indica lo cerca que está el contenido actual de oxígeno de la concentración máxima de saturación.

• Los valores inferiores al 100 % indican falta de aireación o consumo biológico de oxígeno.
• Los valores superiores al 100 % indican sobresaturación, que puede deberse a una aireación intensa o a la fotosíntesis.

Medición de la saturación de oxígeno

La saturación de oxígeno se determina utilizando tecnología de medición moderna. Los métodos más comunes son

1. Sensores electroquímicos (electrodo Clark):

   • Medir la concentración de oxígeno por reacción electroquímica en una membrana.
   • Ventajas: Preciso y ampliamente utilizado.
   • Desventajas: Requiere calibración periódica.

2. Sensores ópticos de oxígeno:

   • Utilizar tecnologías basadas en la fluorescencia en las que se mide la atenuación de la señal por el oxígeno.
   • Ventajas: Bajo mantenimiento y robustez.
   • Desventajas: Mayores costes de adquisición.

3. Valoración de Winkler (método de laboratorio):

   • Método clásico en el que el oxígeno se une químicamente y se cuantifica por valoración.
   • Ventajas: Alta precisión.
   • Desventajas: Consume mucho tiempo, no es adecuado para la medición en tiempo real.

Aplicaciones de la saturación de oxígeno en la práctica

1. tratamiento de aguas residuales

• Proceso de lodos activados:

  • Los microorganismos aerobios necesitan oxígeno para descomponer las sustancias orgánicas. La saturación de oxígeno se controla mediante sistemas de aireación como difusores o aireadores de superficie.
  • Rango óptimo: 2-3 mg/L de oxígeno disuelto en el tanque de aireación.
  • Nitrificación:
    • La descomposición del amonio (NH₄⁺) en nitrato (NO₃-) requiere niveles de oxígeno más altos (4-6 mg/L), ya que las bacterias nitrificantes reaccionan más sensiblemente a la falta de oxígeno.