Introducció: Hi ha dos principals indicadors de caracterització dels contaminants orgànics en aigües residuals: DQO i DBO. Altres indicadors, com el TOC (Carbon Orgànic Total), apareixen amb menys freqüència. En resum, el COD caracteritza eficaçment el contingut de contaminants orgànics a les aigües residuals i té un temps de detecció curt, de manera que s'utilitza generalment per al disseny d'enginyeria. DBO, en canvi, representa la matèria orgànica fàcilment biodegradable de les aigües residuals, però no necessàriament la part no-biodegradable. La relació DBO/DQO s'utilitza per indicar la biodegradabilitat de les aigües residuals; una relació > 0,3 indica una bona biodegradabilitat.
El motiu és que la DBO no pot caracteritzar el contingut de tots els contaminants de les aigües residuals, especialment per a les aigües residuals recalcitrants, on les lectures de DBO són mínimes. Tanmateix, això no vol dir que les aigües residuals no es puguin tractar biològicament; més aviat, requereix mètodes com la hidròlisi anaeròbica o l'oxidació avançada per millorar la seva biodegradabilitat. La major part de la matèria orgànica és biodegradable.
Definició i Mètodes d'Anàlisi de DQO
1. COD (Demanda química d'oxigen)
La demanda química d'oxigen es refereix a la quantitat d'oxigen consumida per la matèria orgànica i les substàncies reductores inorgàniques de l'aigua que poden ser oxidades per oxidants forts (com el dicromat de potassi o el permanganat de potassi). La unitat és mg/L.
2. Característiques
Reflecteix la quantitat total de tots els contaminants químicament oxidables de l'aigua, inclosa la matèria orgànica recalcitrant.
3. Paper del COD
Avalua ràpidament el grau de contaminació de l'aigua, orientant els ajustos als processos de tractament d'aigües residuals industrials; detecta matèria orgànica recalcitrant (com ara pesticides i hidrocarburs aromàtics policíclics), controlant si les emissions industrials compleixen els estàndards.
4. Altres notes
El DQO s'expressa de dues maneres: CODcr i CODmn (també conegut com a índex de permanganat), que representen el consum de dos oxidants diferents.
Per descomptat, el valor de COD mesurat no és necessàriament tota la matèria orgànica. Qualsevol substància reductora es pot oxidar per permanganat i dicromat, com ara el sulfur de sodi i el sulfat fèrric a les aigües residuals. Per a les substàncies amb propietats reductores clarament definides, s'han d'eliminar les interferències. L'objectiu per a la mesura del DQO és, per descomptat, la matèria orgànica.
5. Mètodes analítics
Mètode del dicromat de potassi (mètode estàndard):
1. Reflux la mostra d'aigua amb un oxidant fort (dicromat de potassi) i àcid sulfúric concentrat a alta temperatura;
2. Determinar la quantitat d'oxidant no reduït per valoració o espectrofotometria i calcular el consum d'oxigen.
Mètode de permanganat de potassi (mètode ràpid):
El mateix procés, però l'oxidant es substitueix per permanganat de potassi.
Nota: la quantitat d'oxidant consumida s'ha de convertir en quantitat d'oxigen. Això es calcula mitjançant la igualtat de transferència d'electrons. Per exemple, consumir una unitat de dicromat de potassi transfereix 2 electrons, mentre que consumir una unitat d'oxigen transfereix 4 electrons.
Definició i Mètodes Analítics de DBO
1. DBO (Demanda bioquímica d'oxigen)
La demanda bioquímica d'oxigen es refereix a la quantitat d'oxigen dissolt consumida pels microorganismes en la descomposició de la matèria orgànica a l'aigua a una temperatura (generalment 20 graus) i un temps (generalment 5 dies), mesurada en mg/L.
Explicació: el procés de degradació dels contaminants orgànics per part de microorganismes aeròbics es pot dividir en dues etapes. En la primera etapa, la matèria orgànica es converteix en diòxid de carboni, aigua i amoníac; en la segona etapa, el nitrogen amoníac es converteix en nitrogen nitrat. La primera etapa sol trigar 20 dies a completar-se, donant com a resultat un valor de DBO20. Tanmateix, aquest període de temps és massa llarg (l'espera de les dades sovint és massa tard), de manera que el resultat de la DBO5 mesurat durant cinc dies s'acostuma a utilitzar com a demanda bioquímica d'oxigen (DBO). DBO5 generalment representa al voltant del 70% de la DBO en la primera etapa.
2. Característiques
Només reflecteix el grau de contaminació per matèria orgànica fàcilment degradable.
3. Paper del DBO
Avalua la capacitat d'auto{0}}depuració de les masses d'aigua i l'eficiència del tractament de les estacions de tractament d'aigües residuals; reflecteix l'impacte potencial de la matèria orgànica biodegradable sobre l'ecosistema (per exemple, provocant l'esgotament d'oxigen en els peixos).
4. Mètodes analítics
Mètode d'inoculació per dilució (BOD₅)
1. Després de diluir la mostra d'aigua, afegiu nutrients i inòcul microbià i tanqueu-lo en una ampolla de DBO.
2. Incubar a 20 graus a la foscor durant 5 dies i mesurar la diferència d'oxigen dissolt abans i després de la inoculació.
3. Cal controlar el pH i la temperatura per evitar inhibir l'activitat microbiana.
Mètode instrumental
S'utilitza un monitor-en temps real mitjançant un sensor BODMn, però el mètode de dilució tradicional segueix sent l'enfocament principal.
Diferències clau
Grau d'oxidació: el DQO oxida gairebé tota la matèria orgànica (com la lignina i els colorants), mentre que el DQO només s'orienta a la part disponible per als microorganismes.
Factors d'interferència: la DQO es pot veure afectada pel Cl⁻ (es requereixen agents d'emmascarament), mentre que la DBO està influenciada per l'activitat microbiana (cal controlar la toxicitat i les condicions de nutrients).
Aplicacions pràctiques: el DQO s'utilitza per a la detecció ràpida de fonts de contaminació, mentre que el DQO s'utilitza per avaluar l'efectivitat del tractament biològic i els riscos ambientals.