13. ¿Cuáles son las precauciones para medir la CODCr?
La medición de CODCr utiliza dicromato de potasio como oxidante y sulfato de plata como catalizador en condiciones ácidas, con ebullición y reflujo durante 2 horas. Posteriormente, convierte el CODCr en consumo de oxígeno (GB11914–89) mediante la medición del consumo de dicromato de potasio. En la medición de CODCr se utilizan productos químicos como dicromato de potasio, sulfato de mercurio y ácido sulfúrico concentrado, que pueden ser altamente tóxicos o corrosivos, y requieren calentamiento y reflujo. Por lo tanto, la operación debe realizarse en una campana extractora y con sumo cuidado. El líquido residual debe reciclarse y eliminarse por separado.
Para promover la oxidación completa de las sustancias reductoras en el agua, se debe agregar sulfato de plata como catalizador. Para que el sulfato de plata se distribuya uniformemente, debe disolverse en ácido sulfúrico concentrado. Después de que se disuelva completamente (aproximadamente 2 días), comenzará la acidificación. El método de prueba estándar nacional estipula que se deben agregar 0.4 g de Ag2SO4/30 mL de H2SO4 para cada medición de CODCr (muestra de agua de 20 mL), pero los datos relevantes muestran que para muestras de agua generales, agregar 0.3 g de Ag2SO4/30 mL de H2SO4 es completamente suficiente, y no hay necesidad de usar más sulfato de plata. Para muestras de aguas residuales medidas con frecuencia, si hay suficiente control de datos, la cantidad de sulfato de plata se puede reducir apropiadamente.
La CODCr es un indicador del contenido de materia orgánica en las aguas residuales, por lo que el consumo de oxígeno de los iones cloruro y las sustancias reductoras inorgánicas debe eliminarse durante la medición. Para la interferencia de sustancias reductoras inorgánicas como Fe2+ y S2-, el valor de CODCr medido puede corregirse en función de la demanda teórica de oxígeno basada en su concentración medida. La interferencia de los iones cloruro Cl-1 se elimina generalmente con sulfato de mercurio. Cuando la cantidad añadida es de 0,4 g de HgSO4 por cada 20 mL de muestra de agua, se puede eliminar la interferencia de 2000 mg/L de iones cloruro. Para muestras de aguas residuales medidas con frecuencia con componentes relativamente fijos, si el contenido de iones cloruro es bajo o se utiliza una muestra de agua con un factor de dilución más alto para la medición, la cantidad de sulfato de mercurio puede reducirse adecuadamente.
14. ¿Cuál es el mecanismo catalítico del sulfato de plata?
El mecanismo catalítico del sulfato de plata consiste en que los compuestos que contienen grupos hidroxilo en la materia orgánica se oxidan primero mediante dicromato de potasio, transformándose en ácido carboxílico en un medio fuertemente ácido. Los ácidos grasos generados a partir de la materia orgánica hidroxilada reaccionan con el sulfato de plata para generar plata-ácido graso. Debido a la acción de los átomos de plata, el grupo carboxilo puede generar fácilmente dióxido de carbono y agua, y al mismo tiempo generar nueva plata-ácido graso, pero con un átomo de carbono menos que el anterior. Este ciclo se repite, oxidando gradualmente toda la materia orgánica a dióxido de carbono y agua.
15. ¿Cuáles son las precauciones para la medición de DBO5?
La medición de la DBO5 generalmente utiliza el método estándar de dilución e inoculación (GB 7488–87). El procedimiento consiste en colocar la muestra de agua neutralizada, sin sustancias tóxicas y diluida (añadiendo, si es necesario, una cantidad adecuada de inóculo con microorganismos aerobios). Incubar en la oscuridad a 20 °C durante 5 días en un frasco de cultivo. Midiendo el contenido de oxígeno disuelto en las muestras de agua antes y después del cultivo, se puede calcular el consumo de oxígeno durante esos 5 días y, a partir de este, obtener la DBO5 en función del factor de dilución.
La determinación de la DBO5 es el resultado conjunto de efectos biológicos y químicos, y debe realizarse siguiendo estrictamente las especificaciones operativas. Cualquier cambio en las condiciones afectará la exactitud y la comparabilidad de los resultados de la medición. Entre las condiciones que influyen en la determinación de la DBO5 se incluyen el pH, la temperatura, el tipo y la cantidad de microorganismos, el contenido de sales inorgánicas, el oxígeno disuelto y el factor de dilución, entre otros.
Las muestras de agua para el análisis de DBO5 deben llenarse y sellarse en botellas de muestreo y almacenarse en un refrigerador a una temperatura de 2 a 5 °C hasta su análisis. Generalmente, el análisis debe realizarse dentro de las 6 horas posteriores a la toma de la muestra. En ningún caso el tiempo de almacenamiento de las muestras de agua debe exceder las 24 horas.
Al medir la DBO5 de las aguas residuales industriales, dado que estas suelen contener menos oxígeno disuelto y principalmente materia orgánica biodegradable, para mantener el estado aeróbico en el frasco de cultivo, la muestra de agua debe diluirse (o inocularse y diluirse). Esta operación constituye la principal característica del método de dilución estándar. Para garantizar la fiabilidad de los resultados medidos, el consumo de oxígeno de la muestra de agua diluida tras 5 días de cultivo debe ser superior a 2 mg/L, y el oxígeno disuelto residual debe ser superior a 1 mg/L.
El objetivo de añadir la solución de inóculo es asegurar que una cierta cantidad de microorganismos degrade la materia orgánica del agua. La cantidad de solución de inóculo debe ser la adecuada para que el consumo de oxígeno en 5 días sea inferior a 0,1 mg/L. Al utilizar agua destilada preparada con un destilador de metales como agua de dilución, se debe tener cuidado de comprobar su contenido de iones metálicos para evitar la inhibición de la reproducción y el metabolismo microbiano. Para asegurar que el oxígeno disuelto en el agua diluida esté cerca de la saturación, se puede introducir aire purificado u oxígeno puro si es necesario, y luego colocar la muestra en una incubadora a 20 °C durante un tiempo determinado para equilibrarlo con la presión parcial de oxígeno del aire.
El factor de dilución se determina según el principio de que el consumo de oxígeno es mayor que 2 mg/L y el oxígeno disuelto restante es mayor que 1 mg/L después de 5 días de cultivo. Si el factor de dilución es demasiado grande o demasiado pequeño, la prueba fallará. Y debido a que el ciclo de análisis de DBO5 es largo, una vez que ocurre una situación similar, no se puede volver a analizar como se hizo. Al medir inicialmente la DBO5 de ciertas aguas residuales industriales, se puede medir primero su CODCr y luego consultar los datos de monitoreo existentes de aguas residuales con calidad de agua similar para determinar inicialmente el valor de DBO5/CODCr de la muestra de agua a medir, y calcular el rango aproximado de DBO5 en base a esto, y determinar el factor de dilución.
Para muestras de agua que contienen sustancias que inhiben o eliminan la actividad metabólica de los microorganismos aerobios, los resultados de la medición directa de la DBO5 mediante métodos comunes se desviarán del valor real. Es necesario realizar un pretratamiento antes de la medición. Estas sustancias y factores influyen en la determinación de la DBO5, incluyendo metales pesados y otras sustancias tóxicas inorgánicas u orgánicas, cloro residual y otras sustancias oxidantes, un pH demasiado alto o demasiado bajo, etc.
16. ¿Por qué es necesario inocular al medir la DBO5 de las aguas residuales industriales? ¿Cómo vacunarse?
La determinación de la DBO5 es un proceso bioquímico de consumo de oxígeno. Los microorganismos en las muestras de agua utilizan la materia orgánica como nutrientes para crecer y reproducirse. Al mismo tiempo, descomponen la materia orgánica y consumen el oxígeno disuelto en el agua. Por lo tanto, la muestra de agua debe contener una cierta cantidad de microorganismos capaces de degradar la materia orgánica presente en ella.
Las aguas residuales industriales generalmente contienen cantidades variables de sustancias tóxicas, que pueden inhibir la actividad de los microorganismos. Por lo tanto, el número de microorganismos en las aguas residuales industriales es muy pequeño o incluso inexistente. Si se utilizan métodos comunes para medir las aguas residuales urbanas ricas en microorganismos, es posible que no se detecte el verdadero contenido orgánico en las aguas residuales, o al menos que sea bajo. Por ejemplo, para muestras de agua que han sido tratadas con alta temperatura y esterilización y cuyo pH es demasiado alto o demasiado bajo, además de tomar medidas de pretratamiento como enfriamiento, reducción de bactericidas o ajuste del valor de pH, para garantizar la precisión de la medición de DBO5, también se deben tomar medidas efectivas. Vacunación.
Al medir la DBO5 de aguas residuales industriales, si el contenido de sustancias tóxicas es muy alto, a veces se utilizan productos químicos para eliminarlas; si las aguas residuales son ácidas o alcalinas, primero deben neutralizarse; y generalmente la muestra de agua debe diluirse antes de poder utilizar el estándar. Determinación por método de dilución. Agregar una cantidad apropiada de solución de inóculo que contiene microorganismos aerobios domesticados a la muestra de agua (como la mezcla del tanque de aireación utilizada para tratar este tipo de aguas residuales industriales) es hacer que la muestra de agua contenga una cierta cantidad de microorganismos que tienen la capacidad de degradar materia orgánica. Si se cumplen otras condiciones para medir la DBO5, estos microorganismos se utilizan para descomponer la materia orgánica en las aguas residuales industriales, y se mide el consumo de oxígeno de la muestra de agua durante 5 días de cultivo, y se puede obtener el valor de DBO5 de las aguas residuales industriales.
El líquido mezclado del tanque de aireación o el efluente del tanque de sedimentación secundaria de la planta de tratamiento de aguas residuales constituye una fuente ideal de microorganismos para determinar la DBO5 de las aguas residuales que ingresan a la planta. La inoculación directa con aguas residuales domésticas, debido a su bajo contenido de oxígeno disuelto, favorece la aparición de microorganismos anaeróbicos y requiere un largo período de cultivo y aclimatación. Por lo tanto, esta solución de inóculo aclimatada solo es adecuada para ciertas aguas residuales industriales con necesidades específicas.
17. ¿Cuáles son las precauciones que se deben tomar al preparar agua de dilución al medir la DBO5?
La calidad del agua de dilución es fundamental para la precisión de los resultados de la medición de la DBO5. Por lo tanto, se requiere que el consumo de oxígeno del agua de dilución de referencia durante 5 días sea inferior a 0,2 mg/L, y lo ideal es que sea inferior a 0,1 mg/L. El consumo de oxígeno del agua de dilución inoculada durante 5 días debe estar entre 0,3 y 1,0 mg/L.
La clave para garantizar la calidad del agua de dilución reside en controlar el contenido mínimo de materia orgánica y de sustancias que inhiben la reproducción microbiana. Por lo tanto, es preferible utilizar agua destilada. No se recomienda usar agua pura obtenida mediante resina de intercambio iónico, ya que el agua desionizada suele contener materia orgánica separada de la resina. Si el agua del grifo utilizada para preparar agua destilada contiene ciertos compuestos orgánicos volátiles, para evitar que permanezcan en el agua destilada, se debe realizar un pretratamiento para eliminarlos antes de la destilación. En el caso del agua destilada obtenida mediante destiladores metálicos, se debe prestar atención al contenido de iones metálicos para evitar la inhibición de la reproducción y el metabolismo de los microorganismos y la consiguiente afectación de la precisión de los resultados de la medición de la DBO5.
Si el agua de dilución utilizada no cumple con los requisitos de uso debido a que contiene materia orgánica, este efecto puede eliminarse agregando una cantidad adecuada de inóculo para tanque de aireación y almacenándola a temperatura ambiente o a 20 °C durante un tiempo determinado. La cantidad de inóculo se basa en el principio de que el consumo de oxígeno en 5 días es de aproximadamente 0,1 mg/L. Para evitar la reproducción de algas, el almacenamiento debe realizarse en un cuarto oscuro. Si después del almacenamiento se observa sedimento en el agua diluida, solo se puede utilizar el sobrenadante y el sedimento se puede eliminar mediante filtración.
Para asegurar que el oxígeno disuelto en el agua de dilución esté cerca de la saturación, si es necesario, se puede utilizar una bomba de vacío o un eyector de agua para aspirar aire purificado, un microcompresor de aire para inyectarlo o una botella de oxígeno para introducir oxígeno puro. A continuación, el agua diluida oxigenada se coloca en una incubadora a 20 °C durante un tiempo determinado para que el oxígeno disuelto alcance el equilibrio. El agua de dilución colocada a una temperatura ambiente más baja en invierno puede contener demasiado oxígeno disuelto, y lo contrario ocurre en las estaciones de altas temperaturas en verano. Por lo tanto, cuando existe una diferencia significativa entre la temperatura ambiente y los 20 °C, debe colocarse en la incubadora durante un tiempo para estabilizarla y lograr el equilibrio de la presión parcial de oxígeno en el entorno de cultivo.
18. ¿Cómo determinar el factor de dilución al medir la DBO5?
Si el factor de dilución es demasiado grande o demasiado pequeño, el consumo de oxígeno en 5 días puede ser demasiado bajo o demasiado alto, superando el rango normal de consumo y provocando el fracaso del experimento. Dado que el ciclo de medición de la DBO5 es muy largo, una vez que se produce esta situación, no se puede repetir la prueba tal cual. Por lo tanto, es fundamental prestar mucha atención a la determinación del factor de dilución.
Aunque la composición de las aguas residuales industriales es compleja, la relación entre su valor de DBO5 y su valor de DQOcr suele estar entre 0,2 y 0,8. Esta relación es menor en las aguas residuales de las industrias papelera, de impresión y teñido, y química, mientras que es mayor en las de la industria alimentaria. Al medir la DBO5 de algunas aguas residuales que contienen materia orgánica granular, como las aguas residuales de la destilería, la relación será significativamente menor, ya que la materia particulada se precipita en el fondo del frasco de cultivo y no puede participar en la reacción bioquímica.
La determinación del factor de dilución se basa en dos condiciones: al medir la DBO5, el consumo de oxígeno en 5 días debe ser superior a 2 mg/L y el oxígeno disuelto restante debe ser superior a 1 mg/L. El OD en el frasco de cultivo al día siguiente de la dilución es de 7 a 8,5 mg/L. Suponiendo que el consumo de oxígeno en 5 días es de 4 mg/L, el factor de dilución es el producto del valor de DQOcr y tres coeficientes de 0,05, 0,1125 y 0,175 respectivamente. Por ejemplo, al usar un frasco de cultivo de 250 mL para medir la DBO5 de una muestra de agua con una DQOcr de 200 mg/L, los tres factores de dilución son: ①200×0,005=10 veces, ②200×0,1125=22,5 veces y ③200×0,175=35 veces. Si se utiliza el método de dilución directa, los volúmenes de muestras de agua tomadas son: ①250÷10=25mL, ②250÷22.5≈11mL, ③250÷35≈7mL.
Si toma muestras y las cultiva de esta manera, habrá entre 1 y 2 resultados de oxígeno disuelto medidos que cumplan con los dos principios anteriores. Si hay dos proporciones de dilución que cumplan con los principios anteriores, se debe tomar su valor promedio al calcular los resultados. Si el oxígeno disuelto restante es menor a 1 mg/L o incluso cero, se debe aumentar la proporción de dilución. Si el consumo de oxígeno disuelto durante el cultivo es menor a 2 mg/L, una posibilidad es que el factor de dilución sea demasiado grande; otra posibilidad es que las cepas microbianas no sean adecuadas, tengan poca actividad o la concentración de sustancias tóxicas sea demasiado alta. En este caso, también pueden existir problemas con factores de dilución grandes. El frasco de cultivo consume más oxígeno disuelto.
Si el agua de dilución es agua de dilución de inoculación, dado que el consumo de oxígeno de la muestra de agua en blanco es de 0,3 a 1,0 mg/L, los coeficientes de dilución son 0,05, 0,125 y 0,2 respectivamente.
Si se conoce el valor específico de CODCr o el rango aproximado de la muestra de agua, puede ser más fácil analizar su valor de DBO5 de acuerdo con el factor de dilución anterior. Cuando no se conoce el rango de CODCr de la muestra de agua, para acortar el tiempo de análisis, se puede estimar durante el proceso de medición de CODCr. El método específico es: primero prepare una solución estándar que contenga 0,4251 g de ftalato ácido de potasio por litro (el valor de CODCr de esta solución es 500 mg/L), y luego dilúyala en proporción a los valores de CODCr de 400 mg/L, 300 mg/L y 200 mg/L, solución diluida de 100 mg/L. Pipetee 20,0 mL de solución estándar con un valor de CODCr de 100 mg/L a 500 mg/L, agregue reactivos según el método habitual y mida el valor de CODCr. Después de calentar, hervir y reflujar durante 30 minutos, enfriar naturalmente a temperatura ambiente y luego tapar y almacenar para preparar una serie colorimétrica estándar. En el proceso de medición del valor de DQOcr de la muestra de agua según el método habitual, cuando el reflujo de ebullición continúa durante 30 minutos, compararlo con la secuencia de color del valor de DQOcr estándar precalentado para estimar el valor de DQOcr de la muestra de agua y determinar el factor de dilución cuando se prueba DBO5 en función de esto. Para aguas residuales de impresión y teñido, fabricación de papel, químicas y otras aguas residuales industriales que contienen materia orgánica difícil de digerir, si es necesario, realizar una evaluación colorimétrica después de hervir y reflujar durante 60 minutos.
Fecha de publicación: 21 de septiembre de 2023
