Agua y depuración

Cálculo teórico de la DQO

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Me preguntan como calcular teóricamente la DQO de un compuesto. Respondo en esta entrada cómo se realiza el cálculo teórico de la DQO de un compuesto orgánico dado.

Para el caso del cálculo teórico de la DQO (=COD Chemical Oxygen Demand) de un compuesto; debemos basarnos en el concepto de DQO, que nos indica que la DQO es la Demanda Química de Oxigeno (en este caso la demanda de un compuesto) hasta conseguir la oxidación total del compuesto.

Suponemos un compuesto cuya formulación es:

CnHaObNd siendo n,a,b y d el número de átomos que cada elemento tiene en el compuesto.

Así, el compuesto del que vamos a calcular la DQO tiene n átomos de Carbono, a átomos de Hidrógeno, b átomos de Oxigeno y d átomos de Nitrógeno.

Las necesidades de oxigeno para oxidar el compuesto orgánico son  x moles de O2 (Oxígeno atmosférico).

CnHaObNd  + xO2

El resultado de la DQO  teórica x es (4n+a-2b-3d)/4 moles de  por mol del compuesto orgánico a oxidar.

Esta fórmula se obtiene de :

CnHaObNd  + xO2  donde se supone que se oxida totalmente el compuesto carbonado tal y como haría para obtener la DQO pero el nitrógeno y oxigeno quedan en sus formas reducidas como H2O y NH3.

Se produce  CO2 + H2O + NH3.  ¿Qué cantidad de cada uno?

Como la materia no se crea ni se destruye (no hablamos de energía nuclear donde la materia se transforma en energía) lo mismo que hay al principio debe haber al final. Por tanto como había n átomos de Carbono debe seguir habiendo los mismos átomos luego habrá n moléculas de CO2. Lo mismo ocurre con el nitrógeno había d átomos de N luego habrá d moléculas de NH3.

Para el Hidrógeno se complica un poco, pero no mucho. Había a átomos de Hidrógeno y ahora tendremos 2 y de los que vienen del H2O y 3d de los que vienen del Amonio NH3. Son 2y átomos de H en el agua H2O porque hemos supuesto (y) moléculas de agua.

a= 2y+3d de donde despejando y=(a-3d)/2. Las moléculas de agua son = (a-3d)/2.

Ya solo queda comprobar el oxígeno.

Tenemos al principio b+x de oxigeno (b del compuesto y x de lo necesario para oxidar) que se convierten en 2n del CO2 y (a-3d)/2 del H2O.

b+2x=2n+(a-3d)/2

Igualando y despejando obtenemos que :

x= (4n+a-2b-3d)/4 pero en qué unidades?

X son los moles de Oxigeno (COD) necesarios para oxidar 1 mol de CnHaObNd.

Si el cálculo se quiere obtener en gramos de COD por gramos de compuesto solo hay que multiplicar por los pesos de cada uno de los elementos.

Así:

C pesa 12 g/mol

H pesa 1 g/mol

N pesa 14 gramos /mol y

O pesa 16 gramos /mol

con lo que el compuesto problema pesa 14n+a+16b+14d por cada mol y el oxigeno atmosférico pesa 32 gramos/por cada mol

luego para pasar de mol a gramo hay que multiplicar arriba por 32 (que entre 4 queda 8) y abajo por 14n+a+16b+14d.

Multiplicando el numerador y el denominador por sus valores correspondientes se obtiene la fórmula

8*(4n+a-2b-3d)/(14n+a+16b+14d) gramos de COD / gramos del compuesto problema.

Yo siempre recomiendo para cualquier operación tener claras las unidades.

mol DQO / mol compuesto * g O2/mol DQO * g compuesto/mol compuesto.

DQO es oxigeno O2 necesario.

No es posible aplicar esta forma de calcular a un agua residual normal compuesta, a no ser que conozcamos exactamente los mg de cada uno de los compuestos presentes. Como es más fácil calcular la DQO total que ver cada uno de los compuestos generalmente se toma directamente la DQO. Este es un cálculo que solo vale a efectos teóricos.

  • Andres Milquez

    Hola, revisando la ecuación para al calculo del peso a partir de la formula molecular me doy cuenta que multiplicaste n por 14, no sera por 12 que es el peso molecular del carbono.