Análisis de aguas residuales I: sólidos en suspensión, Demanda Química de Oxígeno y Demanda Bioquímica de Oxígeno
Los sólidos en suspensión, la DQO y la DBO₅ son los parámetros básicos con los que se caracteriza un agua residual y se comprueba el rendimiento de una depuradora. El Real Decreto-ley 11/1995 y el Real Decreto 509/1996 (anexo I, cuadro 1) fijan para los tres valores de vertido y métodos de medida de referencia.
1. Marco: aguas residuales y requisitos de vertido
El RDL 11/1995 (art. 2) define las aguas residuales urbanas como las domésticas o su mezcla con aguas residuales industriales o de escorrentía pluvial; las domésticas, como las procedentes de zonas de vivienda y servicios generadas principalmente por el metabolismo humano y las actividades domésticas; y las industriales, como las vertidas desde locales de actividad comercial o industrial que no sean domésticas ni pluviales. La unidad de carga es el habitante equivalente: 1 h-e es la carga orgánica biodegradable con una DBO₅ de 60 g de oxígeno por día. El tratamiento primario debe reducir al menos un 20 % la DBO₅ y al menos un 50 % los sólidos en suspensión de entrada.
Cuadro 1 del anexo I del RD 509/1996 (vertidos de depuradoras de aguas residuales urbanas; se aplica el valor de concentración o el porcentaje de reducción, referido a la carga del caudal de entrada):
| Parámetro | Concentración | Reducción mínima | Método de medida de referencia |
|---|---|---|---|
| DBO₅ a 20 ºC sin nitrificación | 25 mg/L O₂ | 70-90 % (40 % en alta montaña) | Muestra homogeneizada, sin filtrar ni decantar. Determinación antes y después de cinco días de incubación a 20 ºC ± 1 ºC, en completa oscuridad, con inhibidor de la nitrificación. |
| DQO | 125 mg/L O₂ | 75 % | Muestra homogeneizada, sin filtrar ni decantar. Dicromato potásico. |
| Total de sólidos en suspensión (requisito optativo) | 35 mg/L (35 mg/L en alta montaña con más de 10.000 h-e; 60 mg/L entre 2.000 y 10.000 h-e) | 90 % (90 % en alta montaña con más de 10.000 h-e; 70 % entre 2.000 y 10.000 h-e) | Filtración por membrana de 0,45 micras, secado a 105 ºC y pesaje; o centrifugación (mínimo 5 minutos, aceleración media de 2.800 a 3.200 g), secado a 105 ºC y pesaje. |
La DBO₅ puede sustituirse por el COT o la demanda total de oxígeno (DTO) si se establece una correlación con ella. En sistemas de lagunaje los análisis se hacen sobre muestras filtradas, pero los sólidos totales en suspensión de la muestra sin filtrar no deben superar 150 mg/L.
Para el muestreo, el anexo III del RD 509/1996 exige tomar muestras durante 24 horas, proporcionales al caudal o a intervalos regulares, en un punto definido de la salida (y si es necesario de la entrada), y aplicar «prácticas internacionales de laboratorio correctas» para minimizar el deterioro entre recogida y análisis. Número mínimo anual: 12 el primer año y 4 los siguientes (2.000-9.999 h-e, si se cumple); 12 (10.000-49.999 h-e); 24 (50.000 h-e o más). Las muestras no conformes de concentración no pueden desviarse más del 100 % del valor paramétrico, salvo los sólidos en suspensión, que admiten hasta un 150 %.
En la red municipal de alcantarillado de Aragón rigen los límites del Reglamento de vertidos (Decreto 38/2004, texto refundido con el Decreto 176/2018): sólidos en suspensión 500 mg/L (media diaria) y 1.000 mg/L (instantánea), DBO₅ 500 / 1.000 mg/L, DQO 1.000 / 1.500 mg/L y materiales sedimentables 15 / 20 mL/L. Para las infiltraciones o inyecciones al subsuelo (vertidos al ambiente sin red de alcantarillado), la ordenanza de Zaragoza sobre gestión integral del agua (anexo XIX) fija 50 mg/L de sólidos en suspensión, 30 mg O₂/L de DBO₅ y 100 mg O₂/L de DQO (dicromato).
Valores orientativos de un agua residual doméstica bruta de concentración media (Metcalf-Eddy, recogido por la UPV/EHU): sólidos en suspensión 220 mg/L, DBO₅ 220 mg/L y DQO 500 mg/L.
2. Determinación de los sólidos en suspensión
Los sólidos de un agua se presentan como sales disueltas, coloides y sólidos en suspensión. Los sólidos en suspensión incluyen materia orgánica e inorgánica, sedimentable y no sedimentable; aumentan la turbidez, dificultan la fotosíntesis en el medio receptor y pueden causar anaerobiosis.
| Fracción | Técnica |
|---|---|
| Sólidos totales (residuo seco) | Evaporación y secado a 103-105 ºC. |
| Sólidos en suspensión (SS / SST) | Filtración (filtros de 0,45 y 1,2 µm de poro; en el método de referencia del RD 509/1996, membrana de 0,45 µm) y secado posterior; se obtienen por el aumento de peso del filtro previamente pesado. |
| Sólidos en suspensión volátiles (SSV) | Calcinación del filtro a 550 ºC: representan la fracción orgánica; los fijos, la inorgánica. |
| Sólidos sedimentables | Cono Imhoff de 1 litro; se lee el volumen sedimentado (mL/L). |
Procedimiento gravimétrico típico (laboratorio descrito en el TFM de la Universidad de Valladolid): se filtra un volumen conocido por un filtro de fibra de vidrio previamente pesado, se seca en estufa a 103 ºC y se pesa; los SST son el incremento de peso referido al volumen filtrado. Los sólidos en suspensión se conservan refrigerados hasta el análisis.
3. Demanda Química de Oxígeno (DQO)
La DQO es la cantidad de oxígeno químicamente equivalente al oxidante consumido en la oxidación de la materia oxidable de la muestra; se expresa en mg O₂/L y se aproxima a la demanda teórica de oxígeno (oxidación total de los constituyentes orgánicos a productos inorgánicos).
Fundamento (método del dicromato): la muestra se lleva a ebullición a reflujo en medio fuertemente ácido (H₂SO₄) con una cantidad conocida de dicromato potásico, sulfato de plata como catalizador y sulfato de mercurio (II). Parte del dicromato es reducida por las materias oxidables: Cr₂O₇²⁻ (naranja) pasa a Cr³⁺ (verde). Como cada dicromato capta 6 electrones y cada O₂ 4, 1 mol de dicromato equivale a 1,5 mol de O₂.
Procedimiento volumétrico (PNT del Museo Nacional de Ciencias Naturales-CSIC, basado en la norma UNE 77004):
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10 mL de muestra + 0,4 g de HgSO₄ + 5 mL de dicromato 0,040 mol/L + 15 mL de Ag₂SO₄ en H₂SO₄, enfriando para no perder volátiles.
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Reflujo durante 2 horas; enfriar, lavar el refrigerante y diluir.
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Valorar el exceso de dicromato con sulfato de hierro (II) y amonio (sal de Mohr), indicador ferroína: viraje de verde azulado a rojo violeta.
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DQO (mg O₂/L) = 8000 · c · (V₁ − V₂) / V₀, con V₁ el volumen del blanco, V₂ el de la muestra, c la concentración del sulfato de hierro (II) y amonio y V₀ el volumen de muestra.
Controles: ensayo en blanco con agua y ensayo testigo con ftalato ácido de potasio (demanda teórica 500 mg/L; el procedimiento es satisfactorio si se recupera al menos el 96 %).
Alcance e interferencias: aplicable a aguas con DQO superior a 30 mg/L (los valores menores se expresan «< 30 mg/L»), con un máximo de 700 mg/L sin diluir; no aplicable si tras la dilución hay más de 2.000 mg/L de cloruros. Los cloruros son la interferencia principal y el HgSO₄ la reduce formando un complejo soluble; los reductores inorgánicos (nitritos, sulfuros, hierro (II)) aumentan el resultado; los hidrocarburos aromáticos y la piridina no se oxidan completamente.
Variante colorimétrica en tubos (Universidad Pablo de Olavide): digestión en termobloque a 150 ºC y medida espectrofotométrica del dicromato consumido o del Cr³⁺ formado (el Cr(VI) absorbe en torno a 440 nm y el Cr(III) en torno a 600 nm), calibrando con ftalato.
Conservación: analizar lo antes posible o acidificar con H₂SO₄ hasta pH < 2 y refrigerar (almacenamiento máximo 28 días).
4. Demanda Bioquímica de Oxígeno (DBO₅)
La DBO mide el oxígeno consumido por los microorganismos al oxidar biológicamente (en aerobiosis) la materia orgánica. La DBO₅ es la medida a 5 días, elegida como valor estándar; la DBOu (última) se aproxima con unos 20 días. La DQO es normalmente mayor que la DBO; orientativamente la relación DQO/DBO es de 1,5 a 2 en agua residual doméstica y del orden de 5 en industriales, y una relación DQO/DBO₅ > 2,5 anticipa problemas en los tratamientos biológicos (UPV/EHU).
Factores del ensayo:
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Temperatura: incubación a 20 ºC (método de referencia: 20 ºC ± 1 ºC).
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Luz: incubación en oscuridad.
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Dilución: si el oxígeno disponible se agotara, se diluye con agua de dilución saturada de oxígeno (8-10 mg/L), con nutrientes y tampón de fosfato; deben cumplirse las proporciones N ≥ DBO₅/20 y P ≥ DBO₅/100.
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Microorganismos: si la muestra no los tiene en cantidad suficiente, se siembra un inóculo; en aguas residuales domésticas no suele ser necesario.
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Nitrificación: la oxidación del amonio por Nitrosomonas y Nitrobacter consume oxígeno (demanda nitrogenada); por eso el método de referencia añade un inhibidor de la nitrificación y el resultado corresponde a la DBO carbonácea.
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Cloro residual: interfiere; la muestra se declora (con tiosulfato o sulfito sódico) y no se siembran muestras cloradas sin declorar.
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pH: fuera de 6,0-8,0 se ajusta a 6,5-7,5 antes de la siembra (instructivo del IDEAM).
Método de dilución (botellas Winkler de 300 mL): se mide el oxígeno disuelto inicial, se incuba 5 días a 20 ºC y se mide el oxígeno disuelto final; la DBO₅ se calcula a partir de la diferencia, corregida por la dilución y, en su caso, por el inóculo. Para que el dato sea válido, el oxígeno consumido debe ser ≥ 2 mg/L y el residual ≥ 1 mg/L tras la incubación. El control de calidad se hace con una disolución patrón de glucosa y ácido glutámico y con blancos de agua de dilución.
Método manométrico (respirométrico): la muestra se incuba en botella cerrada con agitación a 20 ºC durante 5 días; el consumo de oxígeno se deduce de la variación de presión de la botella, leída en su cabezal, y se emplea un inhibidor de la nitrificación. El volumen de muestra se elige en función de la DQO prevista.
Conservación: refrigerada, con análisis en un máximo de 48 horas (protocolo del Instituto de Toxicología de la Defensa).
Fuentes: BOE, Real Decreto-ley 11/1995, de 28 de diciembre (https://www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-1995-27963); BOE, Real Decreto 509/1996, de 15 de marzo (https://www.boe.es/buscar/act.php?id=BOE-A-1996-7159); Gobierno de Aragón, Texto refundido del Reglamento de vertidos de aguas residuales a redes municipales de alcantarillado (https://www.aragon.es/documents/20127/1646724/ReglamentoVertidos.pdf); Ayuntamiento de Zaragoza, Ordenanza Municipal para la Ecoeficiencia y la Calidad de la Gestión Integral del Agua (https://www.zaragoza.es/contenidos/medioambiente/Ordenanzaagua.pdf); MNCN-CSIC, PNT n.º 2 Determinación de la DQO por el método del dicromato (https://www.mncn.csic.es/docs/repositorio/es_ES/investigacion/cromatografia/dqo.pdf); Universidad Pablo de Olavide, Práctica 4: Demanda química de oxígeno (https://www.upo.es/depa/webdex/quimfis/docencia/TAQ/TAQP4_0506.pdf); UPV/EHU OCW, Tema 2. Contaminación de las aguas (https://ocw.ehu.eus/mod/resource/view.php?id=41525); Universidad de Valladolid, TFM Análisis de la calidad de las aguas residuales (https://uvadoc.uva.es/bitstream/handle/10324/6750/TFM-I-56.pdf); IDEAM, Instructivo de ensayo DBO5 SM 5210B (https://www.ideam.gov.co/sites/default/files/mapa-de-procesos/slc-i025_instructivo_de_ensayo_determinacion_de_demanda_bioquimica_v4.pdf); Instituto de Toxicología de la Defensa, Protocolo de toma de muestras de agua residual (https://www.defensa.gob.es/documents/999074/1000840/PROTOCOLO_DE_TOMA_DE_MUESTRAS_DE_AGUA_RESIDUAL_ver_2.pdf). Consultadas el 07/10/2026.