DBO DQO

DBO Y DQO

DBO

• Es la cantidad de oxígeno necesaria para que unapoblación microbiana heterogénea estabilice lamateria orgánica biodegradable presente en unamuestra de agua residual

• La DBO representa una medida indirecta de laconcentración de materia orgánica e inorgánicadegradable o transformable biológicamente

• En condiciones normales de laboratorio la DBO secuantifica a 20ºC durante un período de 5 días, convalores expresados en mg/l O2

PRINCIPALES APLICACIONES

• Medición de la calidad de las aguasresiduales y superficiales

• Establecimiento de límites de descarga

• Diseño de unidades de tratamientobiológico

• Evaluación de PTARs

CURVA DE LA DBO CARBONACEA

Yt=DBOt

Lt

Removida

Remanente

ttt LLyDBO

FORMULACION MATEMATICA

• Aunque en la práctica se ha demostradoque la DBO no es una reacción de primerorden esta presunción se considera válida

• En una reacción de primer orden lavariación de la concentración con el tiempoo velocidad de reacción es directamenteproporcional a la concentración remanenteen cualquier momento


• De acuerdo con Streeter y Phelps:

donde:

• [DBO]: concentración de materia orgánica biodegradable

• K: constante de velocidad de la reacción

DBO

dt

DBOd

DBOK

dt

DBOdó


Integrando,

donde:

Lt = DBO remanente o por ejercer, mg/LL = DBO total o DBOuc, mg/LK = velocidad de reacción base ℮, d-1 (K = 2,303k)k = velocidad de reacción base 10, d-1

t = tiempo de reacción, d

KLdt

dLt

ktKt

t LLeL 10


De acuerdo con lo anterior, la DBO ejercida en cualquier

tiempo:

También,

donde:

• Yt = DBO ejercida después de un tiempo t, mg/L

)101()1( ktKt

t LeLY

)10()( ktKt

tt LLLeLLLY


• La DBOuc = DBO ejercida + la DBO remanente, es decir:

• La fracción remanente para cualquier tiempo es:

• y la fracción ejercida o removida:

tt LYL

L

Lt

L

Lt1

DETERMINACION DE L y K

• Los valores de L y K deben ser calculadosexperimentalmente

• K depende de las características propias decada agua residual

• Se desarrolla la prueba de la DBO en unintervalo de tiempo 0 a 10 o 20 días

• Los resultados se procesan por métodosmatemáticos para determinar K y L (mínimoscuadrados, Thomas, etc.)

VALORES TIPICOS DE L, K y k

Tipo de agua K (d-1) k (d-1) L (mg/L)

Doméstica débil 0.35 0.152 150

Doméstica fuerte 0.39 0.168 250

Efluente primario 0.35 0.152 75-150

Efluente secundario

0.05-0.10

0.12-0.23

10-75

AJUSTE DE LA CONSTANTE K

• A 20oC los valores de K y k son del orden de 0.23y 0.10 d-1 respectivamente

• Para determinar la constante a una temperaturadiferente se aplica la ley de Arrhenius:

Kt = K20ºC x θT-20

donde: θ = 1,047

El valor de K es determinado en laboratorio a partir de lecturas diarias

DBOmg/L

300

250

200

150

100

50

0

Tiempo

5 días 20 días

K=0,1d-1

K=0,3d-1

K=0,15d-1

DBO NITROGENADA

ORIGEN

• En la descomposición de la materia orgánicase produce material no carbonaceo como elamoníaco

• El nitrógeno amoniacal es oxidado porbacterias nitrificantes a nitrito y nitrato (ciclodel nitrógeno)

• Esta demanda de oxígeno se conoce comoDBOn

CICLO DEL

NITROGENONitrogeno

AtmosféricoN2

Fijaciónatmosférica

Desechos animales

fijacion industrial (fertilizantes comerciales)cosecha

Volatilización

Desnitrificación

Erosión y escurrimiento

lixiviado

Nitrógenoorgánico

AmonioNH4

NitratosNO3

Residuosvegetales

Fijación biológica(leguminosas) Absorción

del cultivo

gananciaComponente perdida

Fuente: Melgar, R.

TRANSFORMACIÓN

Ciclo del

NitrógenoNitrógeno

Componente esencial de las proteínas y de la atmósfera

Estado gaseoso(N2)

Debe fijarse para su utilización

Acción química de alta energía

Biológico

Bacterias fijadoras

de nitrógeno

Radiación cósmica

Relámpagos y rayos

Fuente: Gobierno de Mendoza (Argentina)

REACCIONES DE NITRIFICACION

NH3 + 1,5O2 NO2- + H++H2O

H++NO2- +0,5O2 NO3

-+ H2O

En general:

NH3 + 2O2 NO3-+ H++H2O

Conclusión: se requieren 4,57 mg/l de O2 para oxidar 1 mg/L de N

Nitrosomonas

Bacterias

Bacterias

Nitrobacter

EFECTO DE LA DBO NITROGENADA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5 10 15 20

DB

O (m

g/l

)

TIEMPO (d)

RELACION ENTRE DBOc y DBOn

DBOc

DBOn

y = L(1-10-kt)

EJERCICIOS

1. Una muestra de agua residual presenta una DBO5 de 250mg/l y un contenido de NTK de 32 mg/l. Si la constantede reacción base 10 es 0.15 d-1, determine la DBOuc, laDBON y la DBO total de la misma

2. Para tres muestras de agua residual que presentan unamisma DBO5 de 225 mg/l, determinar la DBOuc si losvalores de la constante de reacción (base 10) son,respectivamente: k1 = 0.05 d-1, k2 = 0.10 d-1 y k3 = 0.20 d-

1. Qué porcentaje de la DBOuc se ha ejercido en cadacaso?¿Cuál residuo es más biodegradable?

DBO: BIOENSAYOLa DBO emplea una cepa

bacterial para catalizar la

oxidación de 300 ml de agua

residual completa o diluida.

BOD

Bottlefit ODODDBO

Dilución DBP

Donde

DBOt = Demanda bioquímica de Ox. a t dias, [mg/L]

ODi = Oxígeno disuelto inicial en la botella, [mg/L]

ODf = Oxígeno disuelto final en la botella, [mg/L]

Vb = Vol. de botella, usualmente 300 mL, [mL]

Vm = Vol. muestra [mL]

Cuando DBO>8mg/L

)(

)(

Vb

Vm

ODODDBO

fi

t

2. Se realiza un análisis de DBO al efluente de un tanque séptico y se encuentran los siguientes resultados:

A B C D

Volumen de la muestra (mL) 15 10 15 10

OD inicial (mg/L) 9.4 8.9 9.5 9.3

OD a los 5 días (mg/L) 1.2 1.7 1.1 2.2

Determine el valor de la DBO5 para la muestra, teniendo en cuenta que el agua residual contenía microorganismos en abundancia y no se necesito inóculo.

Ejercicios

4. El valor de la DBO5 a 20°C de una muestra de agua residual es 210 mg/L¿Cuál será el valor de DBOU, DBO5 y DBO10 si la muestra hubiera sido incubada a 30°C?(k20 = 0.343 d-1)

5. Si la DBOU del efluente del tanque séptico de un restaurante es 360 mg/L y la DBO5 es 250 mg/L

Determine el valor de la constante cinética para la DBO (k20)

6. Para una muestra de agua residual no tratada se tiene que:

DBO5 = 265 mg/L

DQO = 370 mg/L

¿Cómo podría caracterizar este efluente?

DQO

• La DQO es una medida de la cantidad deoxígeno consumido en la oxidación química dela materia orgánica existente en una muestra deagua

• Para su determinación se emplea un agenteoxidante fuerte, en medio ácido y con elevadatemperatura, en presencia de un catalizador(sulfato de plata)

• La DQO Oxida compuestos no biodegradables yreclacitrantes (lenta degradación). Estos compuestosno son detectados por DBO

ECUACION BASICA

• M. O. +

• Las aguas residuales domésticas poseen relacionespromedio :

• Entre más baja es esa relación más biodegradable es elresiduo. Por el contrario una elevada relación representaun residuo recalcitrante o ya degradado en alto grado.

HOCr 2

72 OHCOCr 22

3

CATALIZADOR

5.22.15

DBO

DQO

FACTORES QUE INFLUYEN

• En general se espera que la DQO sea igual o muy cercanaa la DBOuc (en la practica no lo es por múltiplesrazones)

• Hay sustancias inorgánicas que incrementan el valor dela DQO como son : sulfuros, sulfitos, tiosulfatos, nitritosy hierro ferroso

• Ciertos compuestos aromáticos (piridina) no sonoxidados por el dicromato

• El tiempo de reflujo influye en el valor de la DQO (debeser de 2 horas)

• Muchos compuestos orgánicos que son oxidablesquímicamente, por el dicromato, no son oxidablesbioquímicamente (por microorganismos). Por eso es queel valor de la DQO normalmente supera el valor de laDBO.

OTROS PARAMETROS UTILIZADOS EN LA

MEDICIÓN DE MATERIA ORGANICA

CONTAMINANTE

CARBONO ORGANICO TOTAL

• La determinación involucra la oxidación de lamateria orgánica mediante un proceso decombustión, hasta obtener CO2 y H2O

• El CO2 liberado es proporcional a laconcentración de carbono en la muestra y de esamanera se obtiene el valor de COT

• La concentración de COT es también unamedida del grado de contaminación de unamuestra de agua y por lo tanto puedecorrelacionarse con la DQO y la DBO

DEMADA TEORICA DE OXIGENO

Cantidad teórica de oxígeno requerido para oxidar lafracción orgánica de un desecho hasta dióxido de carbonoy agua

C6H12O6 + 6O2 6CO2 + 6H2O

180 192

Ejemplo: La DTO de una solución de glucosa de 300 mg/L

será:

DTO = 192/180 x 300 DTO = 321 mg/L

glucosa

Organic Carbon Fractions

Total Carbon (TC)| .

| |Inorganic Carbon (IC) Total Organic Carbon (TOC)

| | . | | | |

Purgeable Non-Purgeable Purgeable Organic Non-purgeable Organic(Dissolved) (Particulate) Carbon (POC) Carbon (NPOC)

| . | |

Particulate Dissolved(PtOC) (DOC)

CORRELACION ENTRE COT, DTO, DQO y

DBO

COT DTO DQO DBOuc DBO5

100 %

50 %

DBO DQO

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