¿Qué es la DQO? ¿Por qué la DQO es un indicador importante en el tratamiento de aguas residuales?
En la producción industrial y el tratamiento de aguas residuales municipales,DQO (Demanda Química de Oxígeno)es uno de los indicadores importantes de la calidad del agua que se utiliza para evaluar el grado de contaminación orgánica en un cuerpo de agua.
El nombre en inglés de DQO es Demanda Química de Oxígeno. En pocas palabras, la DQO se utiliza para representar la cantidad de oxidante consumido cuando las sustancias reductoras en una muestra de agua son oxidadas por un oxidante fuerte bajo ciertas condiciones.
Las sustancias reductoras del agua no se limitan a la materia orgánica; también pueden incluir nitritos, sulfuros, sales ferrosas y otros. Sin embargo, en la mayoría de las aguas residuales industriales el contenido de materia orgánica suele ser significativamente mayor que el de otras sustancias reductoras. Por lo tanto, la DQO generalmente puede usarse como un indicador de referencia importante para determinar la carga de contaminación orgánica de las aguas residuales.
Desde la perspectiva de la ingeniería de tratamiento de aguas residuales, la DQO no es simplemente un número de pruebas de laboratorio; también está estrechamente relacionado con la biodegradabilidad de las aguas residuales, la selección de procesos de tratamiento, los requisitos de aireación, la dosificación de productos químicos y si la descarga final cumple con los estándares regulatorios.
Por lo tanto, antes de realizar un tratamiento de aguas residuales industriales o construir un sistema de tratamiento de aguas residuales, comprender con precisión la concentración de DQO del afluente es una base importante para determinar el plan de tratamiento.
¿Qué significa un valor alto de DQO?
En términos generales, cuanto mayor es la concentración de DQO, más sustancias reductoras en el agua deben oxidarse.
Cuando una gran cantidad de materia orgánica ingresa a un cuerpo de agua, los microorganismos consumen una gran cantidad de oxígeno disuelto en el proceso de descomposición de esta materia orgánica. Si la carga contaminante continúa aumentando, puede provocar hipoxia en la masa de agua, afectando así al ecosistema acuático.
Por lo tanto, el control de la DQO en el tratamiento de aguas residuales generalmente tiene una importancia significativa en los siguientes aspectos:
Evaluación de la carga de contaminación orgánica
La DQO ayuda al personal de ingeniería a evaluar rápidamente la carga general de contaminantes orgánicos en las aguas residuales, proporcionando una referencia para el diseño posterior del proceso.
Evaluación de la presión del tratamiento bioquímico
Para sistemas que utilizan procesos como el proceso de lodos activados, el proceso de biopelícula o el tratamiento anaeróbico, la DQO afluente afecta directamente la carga de tratamiento de los microorganismos.
Ayudar a determinar los procesos de tratamiento
La DQO de diferentes fuentes tiene diferentes composiciones.
Por ejemplo, la DQO en las aguas residuales de alimentos puede provenir principalmente de grasas, almidón, azúcares y proteínas; La DQO en las aguas residuales de la fabricación de papel puede estar relacionada con sustancias como celulosa, lignina y resinas.
Por lo tanto, el proceso de tratamiento no puede seleccionarse basándose únicamente en el valor numérico de DQO; debe analizarse exhaustivamente en combinación con DBO, sólidos suspendidos (SS), pH, croma, TDS y composiciones contaminantes específicas.
¿Cómo se determina la DQO?
Las pruebas de DQO son una de las tareas fundamentales en la operación y gestión del tratamiento de aguas residuales.
Como se presenta en los materiales adjuntos, los métodos comunes de determinación de DQO actualmente incluyen:
Método de oxidación ácida de permanganato de potasio.
Método de oxidación del dicromato de potasio.
El principio básico de ambos métodos es utilizar un oxidante para oxidar las sustancias reductoras en la muestra de agua y luego calcular la DQO en función de la cantidad de oxidante consumido.
1. Método de oxidación del permanganato de potasio ácido
Se agrega una solución de permanganato de potasio a la muestra de agua en condiciones ácidas, se calienta hasta ebullición y se mantiene durante un período determinado, seguido de una titulación con una solución de sulfito de sodio para obtener el valor de DQO mediante los cálculos pertinentes.
Este método es más adecuado para agua natural o aguas residuales en general que contienen materia orgánica fácilmente oxidable.
2. Método de oxidación con dicromato de potasio
El método del dicromato de potasio implica agregar dicromato de potasio y ácido sulfúrico concentrado a la muestra de agua. Después de calentar para la reacción, se utiliza una solución de sulfato ferroso de amonio para la titulación y la DQO se calcula en función del consumo de dicromato de potasio.
En comparación con el método de oxidación de permanganato de potasio ácido, el método de dicromato de potasio puede oxidar una variedad más amplia de materia orgánica y, por lo tanto, tiene una mayor aplicabilidad para las pruebas de DQO de aguas residuales industriales con composiciones más complejas.
En la ingeniería real, se debe seleccionar el método de prueba apropiado de acuerdo con el tipo de muestra de agua, los métodos de prueba y los estándares aplicables.
Estándares de DQO y requisitos de control para diferentes aguas residuales
Los requisitos de descarga de DQO varían según el tipo de cuerpo de agua, la industria y los estándares de descarga específicos.
Los datos de referencia proporcionados en los materiales adjuntos incluyen:
Requerimiento de DQO del agua superficial: 15–40 mg/L
Requerimiento de DQO de aguas residuales: 50–500 mg/L
Estándar de descarga de DQO de la industria papelera: 200 mg/L
Estándar de descarga de DQO de la industria alimentaria: 300 mg/L
Estándar de descarga de DQO de la industria química: 400 mg/L
Cabe señalar en particular que los proyectos de ingeniería reales no pueden determinar si la descarga es permisible basándose únicamente en un valor numérico general de DQO; La confirmación debe realizarse de acuerdo con los estándares nacionales vigentes, los estándares locales, los estándares de la industria y los requisitos específicos de evaluación de impacto ambiental (EIA) de la ubicación del proyecto.
Para las empresas, la clave para tratar el exceso de DQO no es simplemente agregar una determinada sustancia química, sino primero aclarar la fuente de DQO, la composición del contaminante y los requisitos de descarga objetivo, y luego determinar un proceso combinado adecuado.
¿Qué impactos trae el exceso de DQO?
Cuando la DQO de las aguas residuales permanece en un nivel alto durante mucho tiempo, producirá múltiples impactos en el medio ambiente acuático y el sistema de tratamiento de aguas residuales.
1. Agotamiento del oxígeno disuelto en cuerpos de agua
Una gran cantidad de materia orgánica que ingresa a un cuerpo de agua será descompuesta por microorganismos. Este proceso requiere el consumo de una gran cantidad de oxígeno disuelto.
Si la carga de contaminación orgánica es demasiado alta, puede causar hipoxia en el cuerpo de agua, afectando así la supervivencia normal de los peces y otros organismos acuáticos.
2. Afectando la calidad sensorial de los cuerpos de agua
Una mayor carga de contaminación orgánica puede ir acompañada de problemas como croma, turbidez y olor, reduciendo la transparencia del cuerpo de agua y afectando la calidad general del medio ambiente acuático.
3. Aumento de la presión operativa de los sistemas de tratamiento de aguas residuales
Para las plantas de tratamiento de aguas residuales industriales, una mayor DQO del afluente significa una mayor carga orgánica.
Si la capacidad de diseño del sistema bioquímico es insuficiente, pueden ocurrir los siguientes problemas:
Carga excesivamente alta en el tanque bioquímico.
Mayor demanda de oxígeno disuelto.
Condiciones anormales de lodo
DQO efluente inestable
Mayor presión sobre el tratamiento avanzado posterior.
Por lo tanto, el control de la DQO debe realizarse a través de múltiples etapas del sistema de tratamiento de aguas residuales, incluido el pretratamiento, el tratamiento bioquímico y el tratamiento avanzado.
¿Cómo reducir la DQO? Tres métodos de tratamiento principales
El concepto central de reducir la DQO es separar, oxidar, transformar o biodegradar los contaminantes orgánicos en el agua por medios físicos, químicos y biológicos.
En la ingeniería actual, rara vez existe un proceso único aplicable a todos los tipos de aguas residuales con alto-DQO. Por lo tanto, el diseño combinado debe realizarse de acuerdo con las características de las aguas residuales.
1. Método físico: primero la separación y luego la reducción de la carga de tratamiento posterior
El tratamiento físico utiliza principalmente métodos como sedimentación, filtración, adsorción y evaporación para separar los contaminantes del agua.
El equipo de pretratamiento físico común incluye:
Mamparas de barra
Tanques de sedimentación
Equipos de filtración
Separadores de aceite-agua
Tanques de ecualización
Equipos de flotación por aire.
La ventaja del tratamiento físico es que el proceso es relativamente simple y puede eliminar rápidamente algunos sólidos suspendidos, aceites flotantes, sedimentos y otros contaminantes.
Sin embargo, en el caso de los contaminantes orgánicos verdaderamente disueltos en el agua, depender únicamente de métodos físicos suele ser difícil para lograr una eliminación completa; por lo tanto, a menudo es necesario combinarlos con tratamientos bioquímicos o procesos de tratamiento avanzados.
2. Método químico: tratamiento rápido de contaminantes refractarios
El tratamiento químico utiliza principalmente reacciones como oxidación, reducción, cloración y floculación para transformar contaminantes o formar sustancias que sean fáciles de separar.
Por ejemplo, en determinadas aguas residuales industriales con un alto contenido de DQO-, si hay una gran cantidad de materia orgánica biodegradable refractaria, se puede considerar la posibilidad de mejorar la tratabilidad de los contaminantes mediante oxidación avanzada y otros medios.
El tratamiento químico generalmente presenta una velocidad de reacción rápida y una alta eficiencia del tratamiento, pero el consumo de químicos, los costos operativos y el control de subproductos también deben ser consideraciones clave en el diseño de ingeniería.
Para aguas residuales que contienen una gran cantidad de sólidos suspendidos y contaminantes coloidales, la coagulación y floculación también pueden servir como un vínculo importante en el pretratamiento o tratamiento avanzado.
3. Método biológico: utilización de microorganismos para degradar la materia orgánica
El tratamiento biológico es uno de los métodos importantes para eliminar la DQO de las aguas residuales industriales.
Su principio básico es utilizar la acción metabólica de los microorganismos para convertir la materia orgánica biodegradable en dióxido de carbono, agua y otras sustancias inorgánicas.
Los métodos de tratamiento biológico comunes incluyen:
Proceso de lodos activados aeróbicos
Digestión anaeróbica
Proceso de biopelícula
Otros procesos de tratamiento bioquímico
Para aguas residuales con buena biodegradabilidad, el tratamiento biológico suele tener la ventaja de unos costes operativos relativamente más bajos.
Sin embargo, los sistemas biológicos son bastante sensibles a la temperatura, el pH, el oxígeno disuelto, las proporciones de nutrientes y los cambios en la carga del afluente. Por lo tanto, la eliminación de DQO de las aguas residuales industriales requiere un diseño de proceso combinado con la calidad real del agua, en lugar de simplemente copiar procedimientos estándar.
¿Por qué las aguas residuales con alto contenido de DQO requieren procesos combinados?
En la ingeniería real, las fuentes de DQO suelen ser relativamente complejas.
Por ejemplo, un agua residual industrial puede contener simultáneamente sólidos en suspensión, coloides, materia orgánica, grasa, croma y contaminantes refractarios. Si se adopta un único método de tratamiento, es difícil dar cabida a diferentes contaminantes.
Por lo tanto, un conjunto completo deequipo de tratamiento de aguas residualesGeneralmente se puede configurar según las características del contaminante:
Pretratamiento-Tratamiento bioquímico-Tratamiento avanzado -Tratamiento de lodos
Este método combinado puede primero reducir la carga contaminante, luego eliminar la materia orgánica biodegradable mediante procesos bioquímicos y, finalmente, utilizar un tratamiento avanzado para mejorar aún más la calidad del agua efluente.
Esta es también la razón por la que los proyectos de tratamiento de aguas residuales no pueden centrarse únicamente en "qué es la DQO", sino que también deben comprender:
DBO
BACALAO
SS
pH
SDT
croma
Grasa
Temperatura del agua
Fuente de aguas residuales
Requisitos de descarga o reutilización
Sólo obteniendo datos relativamente completos sobre la calidad del agua se podrá seleccionar de manera más razonable el proceso de eliminación de DQO.
Estudio de caso de tratamiento de DQO de aguas residuales de fabricación de papel
En el caso adjunto, las aguas residuales de una fábrica de papel provienen principalmente de procesos de producción como máquinas de papel, despulpadoras y máquinas blanqueadoras.
Las aguas residuales contienen gran cantidad de materia orgánica como celulosa, lignina, resinas y grasas, y la DQO afluente alcanza:
1000mg/L
El valor de referencia estándar nacional adoptado en el caso adjunto es:
200mg/L
Por lo tanto, estas aguas residuales no pueden ser vertidas directamente y requieren un tratamiento sistemático.
Plan de tratamiento
Para estas aguas residuales de la fabricación de papel, el proyecto adoptó:
Sistema de Pretratamiento + Sistema de Tratamiento Bioquímico + Sistema de Tratamiento Avanzado + Sistema de Tratamiento de Lodos
En la etapa de pretratamiento se utilizaron métodos físicos como cribas de barras, sedimentación y filtración para eliminar sólidos suspendidos, sedimentos y aceite flotante, reduciendo la DQO en aproximadamente:
30%
Posteriormente se pasó a la etapa de tratamiento bioquímico, donde se utilizaron procesos aeróbicos de lodos activados para degradar contaminantes orgánicos vía microorganismos, reduciendo aún más la DQO en aproximadamente:
70%
Posteriormente, se adoptó la oxidación con ozono como medio de tratamiento avanzado para oxidar aún más la materia orgánica refractaria y las sustancias cromáticas, reduciendo la DQO en aproximadamente:
10%
Los lodos se deshidrataron a través de un filtro prensa para reducir el volumen y peso del lodo, facilitando su posterior transporte y eliminación.
Efecto final del tratamiento
Después del tratamiento mediante el conjunto completo de equipos de tratamiento de aguas residuales:
La DQO se redujo de 1000 mg/L a 150 mg/L.
En el caso adjunto, la DQO final cumplió con los requisitos, mientras que indicadores como el croma, la turbidez y el olor también mejoraron significativamente.
Este caso ilustra que, para las aguas residuales de la fabricación de papel con alto contenido de DQO-, la configuración racional del pretratamiento, el tratamiento bioquímico y el tratamiento avanzado puede formar una ruta de eliminación de DQO de varias-etapas.
Estudio de caso de tratamiento de DQO de aguas residuales de procesamiento de alimentos
Otro caso proviene de la industria procesadora de alimentos.
Las aguas residuales de esta planta de alimentos se generan principalmente a partir de procesos como procesamiento, limpieza y desinfección de alimentos, y contienen materia orgánica como grasas, almidón, azúcares y proteínas.
La DQO afluente en el caso alcanzó:
800mg/L
El valor de referencia estándar de DQO de la industria alimentaria en el anexo es:
300mg/L
Por lo tanto, estas aguas residuales necesitan someterse a un tratamiento adicional para cumplir con los requisitos de descarga.
Plan de tratamiento
Este proyecto adoptó:
Sistema de Pretratamiento + Sistema de Tratamiento Bioquímico + Sistema de Tratamiento Avanzado + Sistema de Tratamiento de Lodos
En primer lugar, se utilizaron equipos como separadores de aceite-agua, tanques de ecualización y máquinas de flotación por aire para tratar la grasa, los sólidos suspendidos y la espuma, reduciendo la DQO en aproximadamente:
40%
Posteriormente se adoptó un proceso de digestión anaeróbica para convertir algunos contaminantes orgánicos en biogás y sales inorgánicas mediante la acción de microorganismos anaeróbicos, reduciendo la DQO en aproximadamente:
50%
En la etapa de tratamiento avanzado, se utilizó un proceso de biopelícula para eliminar aún más la materia orgánica restante, reduciendo la DQO en aproximadamente:
10%
Finalmente, los lodos se trataron mediante una máquina deshidratadora para reducir su volumen y peso.
Efecto final del tratamiento
Después del tratamiento por el sistema de tratamiento completo:
La DQO se redujo de 800 mg/L a 200 mg/L.
Según el caso adjunto, el resultado de este tratamiento cumplió con los requisitos estándar adoptados por el caso, mientras que también se mejoraron indicadores como croma, turbidez y olor.
¿Cómo seleccionar un plan de tratamiento adecuado para la DQO?
La composición de DQO de las aguas residuales producidas por diferentes industrias varía significativamente.
Por lo tanto, al seleccionar un plan de tratamiento de aguas residuales de DQO, no se pueden hacer juicios basándose únicamente en la concentración alta o baja de DQO.
Por ejemplo:
Aguas residuales de alimentos:Generalmente requiere centrarse en los contaminantes orgánicos como grasas, proteínas, azúcares y almidón; Se puede considerar la posibilidad de combinar el pretratamiento con procesos bioquímicos anaeróbicos y aeróbicos.
Aguas residuales de la fabricación de papel:Requiere atención a contaminantes como celulosa, lignina, resinas y croma; Por lo general, requiere una combinación de pretratamiento, tratamiento bioquímico y tratamiento avanzado.
Aguas residuales químicas:La composición de los contaminantes puede ser más compleja; es necesario analizar más a fondo la materia orgánica refractaria, las sustancias tóxicas, la salinidad y otros contaminantes característicos antes de determinar las tecnologías de tratamiento adecuadas.
Por lo tanto, se deben establecer planes de tratamiento de aguas residuales industriales verdaderamente profesionales basados en el análisis de la calidad del agua y los objetivos de tratamiento.
¿Cómo proporciona ECOLINK TECHNOLOGY soluciones de tratamiento de aguas residuales?
ECOLINK TECHNOLOGY se especializa en el suministro de productos químicos para el tratamiento de agua (PAM & PAC) yequipo de tratamiento de agua, proporcionando a los clientes industriales servicios de combinación de productos, soporte técnico y servicios integrales de tratamiento de agua.
Para diferentes tipos de aguas residuales industriales, podemos ayudar a analizar direcciones de tratamiento adecuadas en función de los datos de calidad del agua, el volumen de tratamiento y los requisitos de descarga o reutilización final proporcionados por los clientes.
Los contenidos del servicio pueden cubrir:
Equipos de tratamiento de aguas residuales.
Sistemas de tratamiento de aguas residuales industriales.
Productos químicos para el tratamiento del agua.
Tratamiento de coagulación y floculación.
Sistemas de tratamiento bioquímico
Sistemas de tratamiento avanzados
Tratamiento de lodos
RO/UF/EDI y otros equipos de tratamiento de agua
Coincidencia de productos del proyecto
Soporte de datos técnicos
Pruebas de muestras y evaluación de productos.
Para los clientes industriales que necesitan reducir la DQO, se recomienda proporcionar datos de calidad del agua lo más completos posible en la etapa inicial del proyecto, incluidos DQO, DBO, SS, pH, TDS, croma, volumen de tratamiento e indicadores de efluentes objetivo del afluente.
ECOLINK TECHNOLOGY puede ayudar a juzgar si el tratamiento físico, químico o biológico, o una combinación de múltiples procesos, es más adecuado en función de estos puntos de información básicos.
Reducir la DQO no es simplemente "agregar productos químicos"
Cuando se encuentran con un exceso de DQO, la primera reacción de muchas empresas puede ser aumentar la cantidad de dosificación del producto químico.
Sin embargo, desde una perspectiva de ingeniería, analizar la causa del exceso de DQO suele ser mucho más importante que simplemente agregar productos químicos.
Si la DQO proviene principalmente de materia orgánica biodegradable, entonces optimizar el sistema bioquímico puede resultar más económico que una simple oxidación química.
Si la DQO proviene principalmente de sólidos suspendidos y coloides, entonces puede ser más eficaz optimizar los enlaces de coagulación, sedimentación o flotación por aire.
Si la DQO proviene principalmente de materia orgánica refractaria, entonces es necesario considerar la oxidación con ozono, la oxidación avanzada, el bio-aumento u otros métodos de tratamiento avanzados.
Por lo tanto, un control de la DQO verdaderamente eficaz debería seguir:
Análisis de la calidad del agua -Identificación de contaminantes- Selección de procesos-Optimización de parámetros -Monitoreo continuo de operaciones
En lugar de simplemente adoptar un único método de tratamiento.
Conclusión: de los datos de DQO a los planes completos de tratamiento de aguas residuales
La DQO es un parámetro de calidad del agua muy importante en el tratamiento de aguas residuales, pero un solo número de DQO no puede describir completamente una corriente de aguas residuales.
Para lograr una eliminación estable de DQO, es necesario comprender mejor la composición orgánica, la biodegradabilidad, los sólidos suspendidos, la grasa, la salinidad y otros contaminantes en las aguas residuales, y diseñar un flujo de tratamiento razonable de acuerdo con los requisitos de descarga final o reutilización.
Desde el pretratamiento hasta el tratamiento bioquímico, y luego hasta el tratamiento avanzado y la eliminación de lodos, cada vínculo puede afectar el resultado final de DQO.
El caso de las aguas residuales de la fabricación de papel que se adjunta muestra que la DQO se puede reducir de 1000 mg/L a 150 mg/L; el caso de las aguas residuales alimentarias lo redujo de 800 mg/L a 200 mg/L. Estos casos representan el valor de aplicación de los procesos de tratamiento combinado en aguas residuales industriales con alto contenido de DQO.
Para las empresas que buscan planes de tratamiento de DQO de aguas residuales industriales, procesos de eliminación de DQO, equipos de tratamiento de aguas residuales o productos químicos para el tratamiento de agua, ECOLINK TECHNOLOGY puede brindar apoyo desde la perspectiva de la combinación de productos y soluciones generales.
