Cuando se diseña una planta de tratamiento de aguas residuales (PTAR), conocer la DQO total no siempre es suficiente para determinar cómo se comportará la materia orgánica durante el tratamiento. El fraccionamiento de la DQO permite identificar qué parte de esa carga es rápidamente biodegradable, lentamente biodegradable o inerte, información determinante para seleccionar y dimensionar adecuadamente un sistema de tratamiento.
1. ¿Qué es el fraccionamiento de la DQO en aguas residuales?
Consiste en dividir la DQO total en componentes según su comportamiento físico y biológico durante el tratamiento. En el modelado de tratamiento biológico ASM1 (Activated Sludge Model No. 1), se divide en 4 fracciones: DQO soluble rápidamente biodegradable (Sₛ), DQO soluble inerte (Sᵢ), DQO particulada lentamente biodegradable (Xₛ) y DQO particulada inerte (Xᵢ).
2. ¿Qué información proporciona el fraccionamiento de la DQO?
Permite conocer qué proporción de la materia orgánica puede ser aprovechada por los microorganismos, cuál requiere hidrólisis previa y cuál permanecerá esencialmente inerte dentro del tratamiento biológico. Es decir, define el tren de tratamiento.
3. ¿Por qué la DQO total no es suficiente para diseñar una PTAR?
Dos aguas residuales pueden presentar una DQO total similar y, sin embargo, tener comportamientos completamente diferentes en una PTAR. El efluente con DQO biodegradable puede responder favorablemente a un tratamiento biológico, mientras que el otro con una fracción mayor de DQO soluble inerte puede mantener una DQO elevada después del tratamiento biológico.
4. ¿Cuáles son las fracciones de la DQO?
Las cuatro fracciones principales pueden resumirse de la siguiente manera:
Tabla: Características de las fracciones de la DQO
| Fracción | Característica | Comportamiento en la PTAR |
| DQO rápidamente biodegradable (Sₛ) | Materia orgánica soluble y fácilmente aprovechable | Es consumida directamente por los microorganismos |
| DQO lentamente biodegradable (Xₛ) | Materia orgánica particulada que requiere hidrólisis | Se transforma progresivamente en materia soluble biodegradable |
| DQO soluble inerte (Sᵢ) | Materia orgánica soluble que no es biodegradada | Permanece en el efluente |
| DQO particulada inerte (Xᵢ) | Materia orgánica particulada no biodegradable | Puede quedar retenida en los lodos o salir con el efluente |
5. ¿Cómo se determina el fraccionamiento de la DQO?
El método depende del objetivo del estudio y el nivel de precisión requerido para el diseño.
6. ¿Cómo influye el fraccionamiento de la DQO en el diseño de una PTAR?
Se utiliza para tomar decisiones de ingeniería.
6.1. Selección del tratamiento (Biológico)
Cuando una proporción significativa de la DQO es biodegradable, un proceso biológico puede constituir una alternativa eficiente para remover la materia orgánica.
6.2. Selección del tratamiento (Fisicoquímicos + Biológico)
Cuando existe una fracción alta de materia orgánica poco biodegradable o inerte, incrementar el volumen del reactor biológico no resolverá el problema.
En estos casos es necesario evaluar una combinación de procesos fisicoquímicos y biológicos, según la naturaleza del contaminante: coagulación-floculación, DAF, oxidación avanzada, adsorción u otras tecnologías pueden complementar el tratamiento biológico.
La selección debe partir de la caracterización del efluente y, cuando sea necesario, de pruebas de tratabilidad.
7. ¿El fraccionamiento de la DQO es necesario para todas las PTAR?
No necesariamente.
Para un sistema convencional (aguas residuales domesticas) y con características relativamente conocidas, una caracterización convencional puede ser suficiente para determinados niveles de diseño.
Pero cuando existe:
- alta variabilidad del efluente;
- procesos industriales complejos
- DQO elevada
- baja relación DBO/DQO
- problemas de biodegradabilidad
- necesidad de optimizar un reactor biológico
El fraccionamiento puede proporcionar información mucho más útil que una DQO total aislada.
8. Caso práctico: ¿qué ocurre cuando se selecciona una tecnología sin conocer los componentes de la DQO?
Imaginemos un proyecto cuyo TDR plantea un sistema DAF para tratar un efluente convencional. Sin embargo, la caracterización indica que la mayor parte de la DQO es biodegradable y que no existen concentraciones relevantes de SST o aceites y grasas que justifiquen un tratamiento fisicoquímico.
En este caso, un esquema de pretratamiento + tratamiento biológico es el más adecuado. Incorporar un DAF sin analizar previamente la naturaleza de la DQO podría aumentar el CAPEX, consumo de químicos, generación de lodos y complejidad operacional, sin aportar un beneficio proporcional.
9. Conclusiones sobre el fraccionamiento de la DQO
El fraccionamiento de la DQO permite pasar de una caracterización basada únicamente en concentraciones a una comprensión más precisa de cómo se comportará la materia orgánica dentro de una PTAR.
En Flowen, la caracterización del agua residual es un punto de partida para evaluar la tratabilidad y selección de tecnologías de tratamiento. Cuando el proyecto lo requiere, estudios más detallados permiten reducir incertidumbres antes de definir una solución de ingeniería.
¿Tu PTAR presenta una DQO elevada o una remoción menor a la esperada? Antes de modificar el proceso, es importante determinar qué fracción de esa DQO es realmente biodegradable y cuál puede requerir otro mecanismo de tratamiento.
