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NORMA TCNICA NTCCOLOMBIANA 3630

2002-08-28

CALIDAD DEL AGUA.DEMANDA BIOQUMICA DE OXGENO (DBO)

E: WATER QUALITY. BIOCHEMICAL OXYGEN DEMAND (BOD)

CORRESPONDENCIA: esta norma es idntica (IDT) a las

partes A y B de la Seccin 5210 delSTANDARD METHODS FOR THEEXAMINATION OF WATER ANDWASTEWATER. 20THEdition. 1998.

DESCRIPTORES: calidad del agua; demandabioqumica de oxgeno; anlisis deagua; DBO.

I.C.S.: 13.060.50

Editada por el Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin (ICONTEC)Apartado 14237 Bogot, D.C. - Tel. 6078888 - Fax 2221435

Prohibida su reproduccin Primera actualizacinEditada 2002-09-16

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PRLOGO

El Instituto Colombiano de Normas Tcnicas y Certificacin, ICONTEC, es el organismonacional de normalizacin, segn el Decreto 2269 de 1993.

ICONTEC es una entidad de carcter privado, sin nimo de lucro, cuya Misin es fundamentalpara brindar soporte y desarrollo al productor y proteccin al consumidor. Colabora con elsector gubernamental y apoya al sector privado del pas, para lograr ventajas competitivas enlos mercados interno y externo.

La representacin de todos los sectores involucrados en el proceso de Normalizacin Tcnicaest garantizada por los Comits Tcnicos y el perodo de Consulta Pblica, este ltimocaracterizado por la participacin del pblico en general.

La NTC 3630 (Primera actualizacin) fue ratificada por el Consejo Directivo el 2002-08-28.

Esta norma est sujeta a ser actualizada permanentemente con el objeto de que responda entodo momento a las necesidades y exigencias actuales.

A continuacin se relacionan las empresas que colaboraron en el estudio de esta norma atravs de su participacin en el Comit Tcnico 000016 Agua.

ACODALAQUALAB LTDA.BAVARIA S.A.CONCESIONARIA TIBITOC

INSTITUTO NACIONAL DE SALUDIVONNE BERNIER LABORATORIO LTDA.-IBLABLAQMA LTDA.

Adems de las anteriores, en Consulta Pblica el Proyecto se puso a consideracin de lassiguientes empresas:

ACEITES Y GRASAS VEGETALES S.A.ACIPETAGUAS DE MANIZALES S.A. ESPALPINA PRODUCTOS ALIMENTICIOS

S.A.AMBIENCOL INGENIEROS LTDA.ANTEK S.A.ASOCIACIN COLOMBIANA DEINGENIEROS DE PETRLEOSASOCIACIN COLOMBIANA DEINDUSTRIAS PLSTICASASOCIACIN NACIONAL DEINDUSTRIALES - ANDIBAYER S.A.CARVAJAL S.A.CENTRAGAS

CEMENTOS BOYAC S.A.CERVECERA LEONA S.A.CERVECERA UNIN S.A.

COMPAA COLOMBIANA AUTOMOTRIZCOMPAA NACIONAL DE VIDRIOS S.A.CORNAREDAMA

EMPRESA COLOMBIANA DEPETRLEOS - ECOPETROLEMAC LTDA.EMPRESA DE ACUEDUCTO YALCANTARILLADO DE BOGOTEMPRESA DE ENERGA DE BOGOTAEMPRESAS PBLICAS DE MEDELLNESCOBAR Y MARTNEZFRIGORFICO GUADALUPEGASEOSAS LUX S.A.GOBERNACIN DE CUNDINAMARCAGRIFFITH COLOMBIA S.A.

GRUPO AMBIENTAL INPTECOIDEAMINCOLBESTOS S.A.

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INGEOMINASINSTITUTO COLOMBIANO AGROPECUARIOICA

INTEGRAL S.A.LARKIN LTDA.MINIPAK LTDA.MINISTERIO DEL MEDIO AMBIENTEMINISTERIO DE DESARROLLOMINISTERIO DE MINAS Y ENERGAMINISTERIO DE TRANSPORTENESTL DE COLOMBIA S.A.PANAMCO COLOMBIA S.A.PELDAR LTDA.POSTOBN S.A.PROMIGAS S.A.SIEMENS SOCIEDAD ANNIMASIKA ANDINA S.A.

SOCIEDAD COLOMBIANA DE TOXICOLOGASOCIEDAD DE ACUEDUCTO,ALCANTARILLADO Y ASEO DE

BARRANQUILLA S.A. ESPSUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA YCOMERCIOTEFCO LTDA.UNILEVER ANDINA S.A.UNIVERSIDAD CATLICA DE MANIZALESUNIVERSIDAD DE ANTIOQUIAUNIVERSIDAD INCCA DE COLOMBIAUNIVERSIDAD DE LA SALLEUNIVERSIDAD JAVERIANAUNIVERSIDAD JORGE TADEO LOZANOUNIVERSIDAD LIBREUNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA

ICONTEC cuenta con un Centro de Informacin que pone a disposicin de los interesadosnormas internacionales, regionales y nacionales.

DIRECCIN DE NORMALIZACIN

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NORMA TCNICA COLOMBIANA NTC 3630 (Primera actualizacin)

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CALIDAD DEL AGUA.DEMANDA BIOQUMICA DE OXGENO (DBO)*

OBJETO

Esta norma tiene por objeto establecer el mtodo de ensayo para determinar la demandabioqumica de oxgeno (DBO) a los 5 d en aguas contaminadas.

A. INTRODUCCIN

1. DISCUSIN GENERAL

La determinacin de la demanda bioqumica de oxgeno (DBO) es un ensayo emprico, en elcual se usan procedimientos de laboratorio normalizados para determinar los requisitos deoxgeno relativos de las aguas residuales, efluentes, y aguas contaminadas. La mayoraplicacin de este ensayo es en la medicin de descargas de desechos a plantas detratamiento y en la evaluacin de la eficiencia de la remocin de la DBO en dichos sistemas detratamiento. El ensayo mide el oxgeno molecular utilizado durante un perodo de incubacinespecificado para la degradacin bioqumica de la materia orgnica (demanda de carbono), y eloxgeno usado para oxidarla materia inorgnica como sulfuros y hierro ferroso. Tambin puedemedir la cantidad de oxgeno empleado para oxidar formas reducidas de nitrgeno (demandade nitrgeno), a menos que su oxidacin sea impedida por un inhibidor. Los procedimientos desiembra y dilucin permiten evaluar la DBO en un intervalo de pH de 6,5 a 7,5.

En esta norma se describen las mediciones del oxgeno consumido en un ensayo de 5 d (DBOa los 5 d o DBO5, numeral B). En la Seccin 5210, del Standard Methods, 20thEdition de 1998,

se describe la medicin del oxgeno consumido despus de 60 d a 90 d de incubacin (DBOltima o DBOU, numeral C), y el consumo continuo de oxgeno (mtodo respiromtrico, vaseel mtodo D). Existen muchas otras mediciones de variacin de la demanda de oxgeno,incluyendo el uso de perodos de incubacin ms cortos o ms largos y pruebas paradeterminar las velocidades de consumo de oxgeno. Se pueden seleccionar condicionesalternativas de siembra, dilucin e incubacin para simular las condiciones del agua receptora,de manera que se puedan estimar los efectos ambientales por las aguas residuales y efluentes.

La DBOU mide el oxgeno requerido para la degradacin total de la materia orgnica (demandade carbono ltima); o el oxgeno para oxidar los compuestos de nitrgeno reducido (demanda

* Aprobado por Standard Methods Committee. 1997

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de nitrgeno ltima), o ambas. Son necesarios valores de la DBOU y descripciones cinticasapropiadas para los estudios de modelos de la calidad del agua, tales como las proporcionesde DBOU:DBO5 para evaluar la capacidad asimilativa de la corriente para cumplir con lasexigencias reglamentarias; para la definicin de la cintica de desoxigenacin del ro, estuario,o lago; y para los valores de la DBO de carbono ltima en la corriente para la calibracin del

modelo.

2. DBO DE CARBONO CONTRA DBO DE NITRGENO

La exactitud y precisin de las mediciones de la DBO pueden verse afectadas por variosfactores, por ejemplo, la materia orgnica soluble contra la particulada; los slidossedimentables y los slidos en suspensin; la oxidacin de compuestos reducidos de hierro yazufre; o la falta de homogeneizacin. Actualmente, no existen los medios para incluir losajustes o correcciones que tengan en cuenta el efecto de estos factores.

En la oxidacin de formas reducidas de nitrgeno, como amonaco y nitrgeno orgnico,

pueden intervenir microorganismos y ejercer una demanda de nitrgeno. La demanda denitrgeno ha sido considerada histricamente como una interferencia en la determinacin de laDBO, como lo evidencia claramente la inclusin de amonaco en el agua de dilucin. Lainterferencia de la demanda de nitrgeno se evita ahora por medio de una sustanciainhibidora1. Si no se emplea una sustancia inhibidora, la demanda de oxgeno medida es lasuma de las demandas de carbono y de nitrgeno.

Las mediciones que incluyen la demanda de nitrgeno, generalmente no son tiles paraaseverar la demanda de oxgeno asociada con la materia orgnica. La demanda de nitrgenopuede estimarse directamente del nitrgeno amoniacal (Vase la NTC 4783); y la demanda decarbono puede estimarse restando el equivalente terico de la oxidacin del nitrgeno reducidoa los resultados de la prueba no inhibida. Sin embargo, este mtodo es engorroso y est sujetoa un error considerable. La inhibicin qumica de la demanda de nitrgeno brinda una medidams directa y confiable de la demanda de carbono.

El grado de oxidacin de los compuestos nitrogenados durante el perodo de incubacin de 5 d,depende de la concentracin y del tipo de microorganismos capaces de llevar a cabo estaoxidacin. Tales organismos usualmente no estn presentes en las aguas negras primarias encrudo o sedimentadas, en nmero bastante para oxidar cantidades suficientes de formasreducidas de nitrgeno en el ensayo de DBO a los 5 d. Muchos efluentes de plantas detratamiento biolgico contienen suficiente nmero de organismos nitrificantes para causarnitrificacin en pruebas de DBO. Debido a que puede ocurrir la oxidacin de compuestosnitrogenados en estas muestras, se recomienda la inhibicin de la nitrificacin, segn el

numeral B.4e6), para muestras de un efluente secundario, para muestras inoculadas con unefluente secundario, y para muestras de aguas contaminadas.

Se reportan los resultados como demanda bioqumica de oxgeno de carbono (DBOC5) cuandose inhibe la demanda de oxgeno de nitrgeno. Cuando no se inhibe la nitrificacin, se reportanlos resultados como DBO5.

3. REQUISITOS DE LA DILUCIN

La concentracin de DBO en la mayora de las aguas residuales excede la concentracin deoxgeno disuelto (OD) disponible en una muestra saturada de aire. Por ello, es necesario diluir

la muestra antes de la incubacin para lograr un balance apropiado de demanda y suministrode oxgeno. Puesto que el crecimiento bacterial requiere nutrientes como nitrgeno, fsforo y

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metales traza, stos son adicionados al agua de dilucin, la cual es regulada para garantizarque el pH de la muestra incubada permanezca en un intervalo adecuado para el crecimientobacterial. La estabilizacin total de una muestra puede requerir un perodo de incubacindemasiado largo para fines prcticos, por eso, se ha aceptado 5 d como el perodo deincubacin estndar.

Si el agua de dilucin es de baja calidad, la DBO del agua de dilucin debe aparecer comoDBO de la muestra. Este efecto ser amplificado por el factor de dilucin, lo cual resultar enun sesgo positivo. Los mtodos B, a continuacin, y el C (vase en el Standard Methods, 20 thEdition, 1998), contienen tanto una comprobacin del agua de dilucin como un blanco deprueba del agua de dilucin. La calidad aceptable de las aguas de dilucin inoculadas, severifica adems midiendo el consumo de oxgeno de una mezcla orgnica conocida,usualmente glucosa y cido glutmico.

La fuente de agua de dilucin debe ser agua tipo III (vase la norma ISO 3696), libre deorganismos biodegradables y de sustancias bioinhibidoras como cloro o metales pesados. Elagua destilada puede contener amonaco u organismos voltiles; las aguas desionizadas estn

frecuentemente contaminadas con materia orgnica lixiviada del lecho de la resina. El uso dedestiladores revestidos en cobre o accesorios de cobre en las lneas de agua destilada, puedeproducir aguas con cantidades excesivas de cobre (Vase el Standard Methods, 20THEdition,1998, Section 3500-Cu).

4. REFERENCIA

YOUNG, J.C. 1973. Chemical methods for nitrification control. J. Water Pollut. Control Fed. 45:637.

5. BIBLIOGRAFA

THERIAULT, E.J., P.D. MCNAMEE & C.T. BUTTERFIELD. 1931. Selection of dilution water foruse in oxygen demand tests. Pub. Health Rep.46:1084.

LEA, W.L. & M.S. NICHOLS. 1937. Influence of Phosphorus and Nitrogen on BiochemicalOxygen Demand. Sewage Works J.9:34.

RUCHHOFT, C.C. 1941. Report on the cooperative study of dilution waters made for the StandardMethods Committee of the Federation of Sewage Works Associations. Sewage Works J.13:669.

MOHLMAN, F.W., E. HURWITZ, G.R. BARNETT & H.K. RAMER. 1950. Experience with

modified methods for BOD. Sewage Ind. Wastes 22:31.

B. MTODO DE ENSAYO DE DBO A LOS 5 d

1. DISCUSIN GENERAL

a) Principio: El mtodo consiste en llenar con la muestra, hasta rebosar, una botella paraDBO con sello de agua de un tamao especfico, que se incuba a la temperaturaespecificada durante 5 d. El oxgeno disuelto se mide inicialmente y despus de la

incubacin, y se calcula la DBO por diferencia entre el oxgeno disuelto (OD) inicial yfinal. Puesto que el OD inicial se determina poco tiempo despus de hacerse la dilucin,

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todo el consumo de oxgeno que ocurre despus de esta medicin queda incluido en elclculo de la DBO.

b) Muestreo y almacenamiento: Las muestras para anlisis de DBO pueden degradarseconsiderablemente durante el almacenamiento entre su recoleccin y anlisis, resultando

valores bajos de DBO. Se minimiza la reduccin de DBO analizando la muestrainmediatamente o enfrindola hasta una temperatura cercana a la congelacin durante elalmacenamiento. No obstante, an a baja temperatura, se debe reducir al mnimo el tiempode almacenamiento. Se deja que las muestras alcancen una temperatura de 20 C 3 Cantes del anlisis.

1) Muestras puntuales. Si el anlisis se inicia dentro de las 2 h despus de larecoleccin, no es necesario el almacenamiento en fro. Si no se comienza elanlisis dentro de las 2 h de la recoleccin de la muestra, se mantiene lamuestra a 4 C o menos desde el momento de la recoleccin. Se debe comenzarel anlisis dentro de las 6 horas despus de la recoleccin; cuando esto no sea

posible por estar el sitio de muestreo distante del laboratorio, se almacenan amenos de 4 C y se registra la duracin y la temperatura de almacenamiento conlos resultados. En ningn caso se comienza el anlisis despus de las 24 h detomada la muestra puntual. Cuando se vayan a usar las muestras para finesreglamentarios se debe hacer todo lo posible por entregarlas para su anlisisdentro de las 6 h posteriores a su recoleccin.

2) Muestras compuestas. Se conservan las muestras a 4 C o menos durante lacomposicin. Se limita el perodo de composicin a 24 h. Se usa el mismocriterio de almacenamiento empleado con las muestras puntuales, comenzandola medicin del tiempo de retencin al finalizar el perodo de composicin. Seincluye el tiempo y las condiciones de almacenamiento en los resultados.

2. APARATOS Y EQUIPOS

a) Botellas de incubacin: Se usan botellas de vidrio de 60 ml o de mayor capacidad(preferiblemente botellas de 300 ml con tapn de vidrio esmerilado y bocaacampanada). Se limpian las botellas con un detergente, se enjuagan completamente yse escurren antes de usarse. Como precaucin para evitar recoger aire en la botella dedilucin durante la incubacin, se usa un sello de agua. Se obtienen sellos de aguaapropiados invirtiendo la botella en un bao de agua o aadiendo agua en la bocaacampanada de botellas especiales para DBO. Se coloca una copa de papel o de

plstico o una tapa de hoja metlica fina, sobre la boca acampanada de la botella parareducir la evaporacin del sello de agua durante la incubacin.

b) Incubadora de aire o bao de Mara, controladas por termostato a 20 C 1 C. Seexcluye toda la luz para evitar la posibilidad de produccin fotosinttica de OD.

3. REACTIVOS

Se preparan los reactivos con antelacin pero se descartan si hay algn signo de precipitacino crecimiento biolgico en las botellas de dilucin. Se pueden aceptar equivalentes comercialesde estos reactivos y usar diferentes concentraciones de solucin de ensayo, siempre que se

ajusten las dosis proporcionalmente.

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a) Solucin estabilizadora de fosfato: Se disuelven 8,5 g de KH2PO4, 21,75 g deK2HPO4, 33,4 g de Na2HPO47H2O, y 1,7 g de NH4Cl, en aproximadamente 500 mlde agua destilada y se diluye todo a 1 L. El pH debe ser de 7,2 sin ajuste posterior.Alternativamente, se disuelven 42,5 g de KH2PO4 o 54,3 g de K2HPO4, enunos 700 ml de agua destilada. Se ajusta el pH a 7,2 con solucin de NaOH

al 30 % y se diluye a 1 L.

b) Solucin de sulfato de magnesio: se disuelven 22,5 g de MgSO47H2O en aguadestilada y se diluye a 1 L.

c) Solucin de cloruro de calcio: se disuelven 27,5 g de CaCl2en agua destilada yse diluye a 1 L.

d) Solucin de cloruro frrico: se disuelven 0,25 g de FeCl36H2O en agua destiladay se diluye a 1 L.

e) Soluciones cida y alcalina, 1 N, para la neutralizacin de muestras residuales

custicas o cidas.

1) cido. Lentamente y mientras se revuelve, se adicionan 28 ml de cidosulfrico concentrado en agua destilada. Se diluye a 1 L.

2) lcali. Se disuelven 40 g de hidrxido de sodio en agua destilada. Sediluye a 1 L.

f) Solucin de sulfito de sodio: se disuelven 1,575 g de Na2SO3en 100 ml de aguadestilada. Esta solucin no es estable; se debe preparar diariamente.

g) Inhibidor de nitrificacin: 2-cloro-6-(triclorometil) piridina.*

h) Solucin de glucosa y cido glutmico: se secan la glucosa de grado reactivo yel cido glutmico de grado reactivo a 103 C por una hora. Se adicionan 150 mgde glucosa y 150 mg de cido glutmico en agua destilada y se diluye a 1 L. Seprepara esta solucin inmediatamente antes de usarse.

i) Solucin de cloruro de amonio: se disuelven 1,15 g de NH4Cl enaproximadamente 500 ml de agua destilada, se ajusta el pH a 7,2 con solucinde NaOH, y se diluye a 1 L. La solucin contiene 0,3 mg de N/ml.

j) Agua de dilucin: Se usa agua tipo III para hacer las diluciones de la muestra.(Vase el numeral 3 y la norma ISO 3696)

* Inhibidor de Nitrificacin, Frmula 2533, Hach Co., Loveland, Co, o equivalente.

4. PROCEDIMIENTO

a) Preparacin del agua de dilucin: se adiciona el volumen de agua deseado (vase elnumeral 3 j), en una botella apropiada, y se adiciona 1 ml de solucin de cada uno delos siguientes compuestos: regulador de fosfato, soluciones de MgSO4, CaCl2 yFeCl3,por litro de agua. Se siembra el agua de dilucin, si se desea, como se describe en el

numeral 4 d). Se ensaya el agua de dilucin tal como se describe en el numeral 4 h), deforma que siempre se disponga de agua con la calidad requerida.

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Antes de usarse, se lleva el agua de dilucin a una temperatura de 20 C 3 C. Sesatura con OD mediante agitacin en una botella parcialmente llena, o por aeracin conaire filtrado, libre de materia orgnica. Alternativamente, se almacena en botellastaponadas con algodn, el tiempo suficiente para que el agua se sature de OD. Seprotege la calidad del agua utilizando accesorios de vidrio, tubos y botellas limpios.

b) Almacenamiento del agua de dilucin: el agua de dilucin (vase el numeral 3 j)) puedealmacenarse antes del uso mientras la dilucin preparada cumpla los criterios de controlde calidad del blanco (vase el numeral 4 h)). Este almacenamiento puede mejorar lacalidad de algunas aguas de dilucin, pero puede permitir que el desarrollo biolgicocause deterioro en otras. Preferiblemente, no almacenar el agua de dilucin preparadapor ms de 24 h despus de aadirle nutrientes, minerales, y reguladores de pH, amenos que el blanco de agua de dilucin indique consistencia en el cumplimiento de loslmites de control de calidad. Se descarta el agua de dilucin almacenada si el blancode prueba seala ms de 0,2 mg/L de agotamiento en 5 d.

c) Comprobacin con glucosa-cido glutmico: puesto que el ensayo de DBO es un

bioensayo, sus resultados pueden estar influidos considerablemente por la presencia detxicos o por el uso de inculo de baja calidad. Las aguas destiladas frecuentementeestn contaminadas con cobre; algunos inculos de aguas residuales son relativamenteinactivos. Con tales inculos y aguas se obtienen siempre resultados bajos. Se verificaperidicamente la calidad del agua de dilucin, la efectividad del inculo, y la tcnicaanaltica, realizando mediciones de la DBO en una mezcla de 150 mg de glucosa/L y150 mg de cido glutmico/L como solucin de comprobacin estndar. La glucosatiene una velocidad de oxidacin excepcionalmente alta y variable pero cuando seemplea con cido glutmico, la velocidad de oxidacin se estabiliza asemejndose a laobtenida en muchas aguas residuales municipales. Alternativamente, si un aguaresidual en particular contiene un componente principal identificable que contribuya a laDBO, se usa un componente en lugar de glucosa-cido glutmico.

Se determina la DBO a 5 d y 20 C de una dilucin al 2 % de la solucin de comprobacinestndar glucosa-cido glutmico, empleando las tcnicas de los numerales 4d-j. Seajustan las concentraciones de las mezclas comerciales para dar 3 mg/L de glucosay 3 mg/L de cido glutmico en cada botella de ensayo GAG. Se evalan los datoscomo se describe en el numeral 6,sobre Precisin y Sesgo.

d) Siembra:

1) Origen del inculo. Es necesario tener presente una poblacin demicroorganismos capaces de oxidar la materia orgnica biodegradable en la

muestra. Las aguas residuales domsticas, los efluentes no clorados o nodesinfectados de plantas de tratamiento de residuos biolgicos, y las aguassuperficiales que reciben descargas de aguas residuales, contienen poblacionesmicrobianas satisfactorias. Algunas muestras no contienen una poblacinmicrobiana suficiente (por ejemplo, algunos residuos industriales no tratados,residuos desinfectados, residuos a alta temperatura, o residuos con valores depH extremos). Para tales residuos se siembra el agua de dilucin o la muestraaadiendo una poblacin de microorganismos. El inculo preferido es unefluente o licor mezclado de un sistema de tratamiento biolgico que proceseresiduos. Donde no sea posible conseguir este inculo, se usa un sobrenadantede aguas residuales domsticas despus de dejarlo sedimentar a temperaturaambiente durante al menos 1 h pero no ms de 36 h. Cuando se emplee el

efluente de un proceso de tratamiento biolgico, se recomienda inhibir lanitrificacin.

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Algunas muestras pueden contener materia no degradada a tasas normales porlos microorganismos en aguas residuales domsticas sedimentadas. Sesiembran dichas muestras con una poblacin microbiana adaptada, obtenida delefluente no desinfectado del proceso de tratamiento biolgico de residuos. Enausencia de dichas facilidades, se obtiene el inculo en las aguas receptoras

ms abajo (preferiblemente de 3 km a 8 km) del punto de descarga. Cuandotampoco se dispone de tales fuentes de inculo, se desarrolla un inculoadaptado en el laboratorio, por medio de aeracin continua de una muestra deaguas negras domsticas sedimentadas, y aadiendo pequeos incrementosdiarios de residuos. Opcionalmente se utiliza una suspensin de suelo o lodoactivado, o un preparado de inculo comercial para obtener la poblacinmicrobiana inicial. Se determina la existencia de una poblacin satisfactoriaprobando el desempeo del inculo con ensayos de DBO sobre la muestra. Losvalores de DBO, que se incrementen con el tiempo de adaptacin hasta un valorestable alto, indican una adaptacin exitosa del inculo.

2) Control del inculo. Se determina la DBO del material de siembra como para

cualquier otra muestra. Este es el control de inculo. Con el valor del control deinculo y un conocimiento del factor de dilucin del material que se va a sembrar(en el agua de dilucin), se determina el consumo de OD del inculo.Idealmente, se hacen las diluciones de inculo de manera que la cantidad mayorresulte con un agotamiento de OD de al menos un 50 %. Una grfica deagotamiento de OD, en miligramos por litro, contra mililitros de inculo paratodas las botellas que tengan un agotamiento de 2 mg/L y 1,0 mg/L de ODresidual como mnimo, debe presentar una lnea recta cuya pendiente indicaagotamiento de OD por mililitro de inculo. El intercepto del eje OD es elagotamiento de oxgeno causado por el agua de dilucin y debe ser menor que0,1 mg/L (vase el numeral 4h)). Como alternativa, se puede dividir elagotamiento de OD por el volumen de inculo en mililitros de toda botella decontrol de inculo que tenga 2 mg/L de agotamiento y un OD residual de 1 mg/L.Se promedian los resultados de todas las botellas que cumplan los criterios deagotamiento mnimo y OD residual. El consumo de OD atribuible al inculoagregado a cada botella debe estar entre 0,6 mg/L y 1,0 mg/L, pero la cantidadde inculo adicionado debe ajustarse de este rango a los lmites requeridos, parafacilitar resultados de la comprobacin con glucosa-cido glutmico en el rangode 198 mg/L 30,5 mg/L. Para determinar el consumo de OD de una botella deensayo, se resta el consumo de OD atribuible al inculo, del consumo total deOD (vase el numeral 5).

Las tcnicas para adicionar el material de siembra al agua de dilucin son

descritas para dos mtodos de dilucin de muestra en el numeral 4f).e) Tratamiento previo de la muestra: se verifica el pH de todas las muestras antes de su

ensayo a menos que la experiencia previa indique que el pH est dentro del intervaloaceptable.

1) Muestras con alcalinidad custica (pH > 8,5) o acidez (pH < 6,0). Se neutralizanlas muestras a pH entre 6,5 y 7,5 con una solucin de cido sulfrico (H 2SO4) ose hidrxido de sodio (NaOH), de tal concentracin que la cantidad de reactivono diluya la muestra en ms del 0,5 %. El pH del agua de dilucin no debeafectarse por la menor dilucin de muestra. Siempre se siembran muestras

cuyos pH han sido ajustados.

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2) Muestras que contienen compuestos de cloro residual. Si es posible, se evitanlas muestras que contengan cloro residual tomando la muestra antes de losprocesos de cloracin. Si la muestra ha sido clorada pero no hay residuosperceptibles de cloro presentes, se siembra el agua de dilucin. Si hay clororesidual presente, se desclora la muestra y se siembra el agua de dilucin

(vase el numeral 4f). No se ensayan muestras cloradas/descloradas sinsembrar el agua de dilucin. En algunas muestras el cloro se disipar dentro de1 h a 2 h de exposicin a la luz. Esto ocurre con frecuencia durante latransportacin y manipulacin de la muestra. En las muestras que el clororesidual no se disipe en un tiempo razonablemente corto, se destruyen losresiduos de cloro agregando solucin de Na2SO3. Se determina el volumenrequerido de solucin de Na2SO3 en una porcin de 100 ml a 1 000 ml demuestra neutralizada, aadiendo 10 ml de 1:1 de cido actico o 1:50 de H2SO4,titulando con 10 ml de solucin de yoduro de potasio (KI) por porcin de 1 000 ml(10 g/100 ml), y disolviendo con solucin de Na2SO3hasta el punto final de almidnyodado para el residual. Se adiciona a la muestra neutralizada el volumen relativode solucin de Na2SO3 determinado por el ensayo anterior, se mezcla, y

despus de 10 min a 20 min se verifica el cloro remanente en la muestra.(Nota. El exceso de Na2SO3 ejerce una demanda de oxgeno y reaccionalentamente con ciertos compuestos de cloramina orgnica que pueden estarpresentes en muestras cloradas).

3) Muestras que contienen otras sustancias txicas. Algunos desechos industriales,por ejemplo, los desechos de niquelado, contienen metales txicos. Talesmuestras requieren con frecuencia estudio y tratamiento especiales.

4) Muestras sobresaturadas de OD. Las muestras con contenido de ms de 9 mgde OD/ L a 20 C pueden encontrarse en aguas fras o en aguas donde ocurrafotosntesis. Para evitar la prdida de oxgeno durante la incubacin de dichasmuestras, se reduce el OD a la saturacin a 20 C llevando la muestra hastaaproximadamente 20 C en botella parcialmente llena, mientras se agita consacudidas vigorosas o por aeracin con aire comprimido filtrado y limpio.

5) Se ajusta la temperatura de la muestra. Se lleva la muestra a 20 C 1 C antesde hacer las disoluciones.

6) Inhibicin de nitrificacin. Si desea inhibir la nitrificacin, se adicionan 3 mg de 2-cloro-6- (triclorometil) piridina (TCMP) a cada botella de 300 ml, antes de taparla,o se adicionan cantidades suficientes al agua de dilucin para lograr unaconcentracin final de 10 mg/L. (NOTA: La TCMP pura puede disolverse

lentamente y flotar en la superficie de la muestra. Algunos preparadoscomerciales se disuelven con ms facilidad pero no son TCMP al 100 %; seajusta la dosis convenientemente). Las muestras que puedan requerir inhibicinde nitrificacin incluyen, sin limitarse a efluentes tratados biolgicamente, lasmuestras inoculadas con efluentes tratados biolgicamente, y agua de ros. Seregistra el uso de inhibicin de nitrificacin en el informe de resultados.

f) Tcnica de dilucin: se hacen varias diluciones de la muestra que den un OD residualde al menos 1 mg/L y una ingestin de OD de 2 mg/L como mnimo despus de 5 d deincubacin. Se recomiendan 5 diluciones, excepto que la experiencia con una muestraen particular muestre que el uso de un nmero inferior de disoluciones produce almenos dos botellas que den mnimos aceptables de agotamiento de OD y lmites

residuales. Un anlisis ms rpido, como la DQO, puede correlacionarseaproximadamente con la DBO y servir de gua para seleccionar las diluciones. A falta de

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conocimiento previo, se usan las soluciones siguientes: 0,0 % a 1,0% para residuosindustriales fuertes de 1 % a 5% para aguas residuales crudas o sedimentadas de 5 %a 25 % para un efluente tratado biolgicamente, y de 25 % a 100% para aguas de rocontaminadas.

Se preparan las diluciones ya sea en probetas graduadas o en frascos volumtricos devidrio, y se transfieren luego a botellas de DBO, o se preparan directamente en botellasde DBO. Cualquiera de los mtodos de dilucin puede combinarse con cualquier tcnicade medicin de OD. El nmero de botellas por preparar para cada dilucin depende dela tcnica de OD y del nmero de rplicas deseado.

Cuando se utilicen probetas o frascos volumtricos para preparar las soluciones, ycuando se requiera la siembra, se adiciona el inculo ya sea directamente al agua dedilucin o a las probetas o frascos individuales antes de la dilucin. La siembra deprobetas o frascos individuales evita una proporcin descendente de inculo conrelacin a la muestra cuando se hacen diluciones crecientes. Cuando las diluciones sepreparan directamente en botellas de DBO y cuando se necesita sembrar, se aade el

inculo directamente al agua de dilucin o directamente a las botellas de DBO. Cuandouna botella contiene ms del 67 % de la muestra despus de la dilucin, se puedenlimitar los nutrientes en la muestra diluida y posteriormente reducir la actividad biolgica.En tales muestras, se aaden los nutrientes, minerales y las soluciones reguladoras delpH (vanse los numerales del 3a) al 3e) directamente a botellas de DBO individuales enuna proporcin de 1 ml/L (0,33 ml/botella de 300 ml) o se usan soluciones depreparados comerciales dosificadas para el tamao de botella apropiado.

1) Disoluciones preparadas en probetas graduadas o frascos volumtricos. Si seemplea la modificacin de zida del mtodo por titulacin yodomtrica (Vase elStandard Method, 20 TH Edition, Section 4500-O.C), se extrae por sifonamientoel agua de dilucin, inoculada si es necesario, a un frasco o probeta de 1 L a 2 Lde capacidad. Se llena hasta la mitad sin permitir el arrastre del aire. Se aade lacantidad deseada de muestra cuidadosamente mezclada y se diluye al nivelapropiado con agua de dilucin. Se mezcla bien con una jeringa mezcladora; seevita el arrastre de aire. Se sifonea la dilucin mezclada en dos botellas de DBO.Se determina el OD inicial en una de estas botellas. Se tapona hermticamentela segunda botella, se sella con agua, y se incuba durante 5 d a 20 C. Si seemplea el mtodo de electrodo con membrana para medir el OD, se sifonea lamezcla de dilucin a una botella de DBO. Se determina el OD inicial en estabotella y se reemplaza cualquier prdida de contenido con dilucin de muestrahasta llenar la botella. Se tapona ajustadamente, se sella con agua, y se incubadurante 5 d a 20 C.

2) Disoluciones preparadas directamente en botellas de DBO. Se emplea unapipeta volumtrica de boquilla ancha con la que se adiciona el volumen demuestra deseado, en botellas de DBO individuales de capacidad conocida. Seaaden cantidades apropiadas de material de siembra, ya sea a las botellasindividuales o al agua de dilucin. Se llenan las botellas con suficiente agua dedilucin, se siembra si es necesario, de manera que la insercin del tapndesplace todo el aire sin dejar burbujas. Para diluciones mayores que 1:100 sehace una dilucin primaria en una probeta antes de realizar la dilucin final en labotella. Cuando se usen mtodos de titulacin yodomtrica para la medicin delOD, se preparan dos botellas por cada dilucin. Se determina el OD inicial enuna botella. Se tapona la segunda botella, se sella con agua, y se incuba por 5 d

a 20 C. Si se emplea el mtodo de electrodo de membrana para medir el OD, seprepara slo una botella de DBO por cada dilucin. Se determina el OD inicial en

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esta botella y se reemplaza cualquier contenido desplazado con agua de dilucinhasta llenar la botella. Se ajusta el tapn, se sella con agua, y se incuba durante5 d a 20 C. Se enjuaga el electrodo de OD entre cada medicin para evitar lacontaminacin cruzada.

Se usa la modificacin de azida del mtodo yodomtrico (Vase la NTC 4705(Standard Methods, 20 TH Edition, Section 4500-O.C)), o el mtodo de electrodocon membrana (Vase la NTC 4705 (Standard Methods, 20 TH Edition,Section 4500 - O.G)) para determinar el OD inicial en todas las diluciones dela muestra, diluciones de blancos, y cuando sea conveniente, en los controlesdel inculo.

Si se emplea el mtodo de electrodo de membrana, se recomienda lamodificacin de zida del mtodo yodomtrico (Vase la NTC 4705, StandardMethods, 20 TH Edition, Section 4500 O.C) para calibrar el medidor de OD.

g) Determinacin del OD inicial: si la muestra contiene materia que reacciona rpidamente

con el OD, se determina el OD inicial inmediatamente despus de llenar la botella deDBO con la muestra diluida. Si el consumo rpido de OD inicial es insignificante, elperodo de tiempo entre la preparacin de la dilucin y la medicin del OD inicial no escrtico, pero no debe exceder los 30 min.

h) Blanco de agua de dilucin: se usa un blanco de la dilucin como verificacin preliminarde la calidad del agua de dilucin sin sembrar y de la limpieza de las botellas deincubacin. Junto con cada lote de muestras se incuba una botella de agua de dilucinsin sembrar. Se determina el OD inicial y el OD final como en los numerales 4g y 4j. Elconsumo de OD no debe ser mayor de 0,2 mg/L y preferiblemente no debe ser superiora 0,1 mg/L. Se descarta toda el agua de dilucin con ingestin de OD mayor que 0,2 mg/L,y se elimina la fuente de contaminacin o se selecciona otra fuente de agua de dilucin.

i) Incubacin: se incuban las botellas de DBO con las diluciones a 20 C 1 C, loscontroles de los inculos, los blancos de agua de dilucin, y las pruebas de verificacinde glucosa-cido glutmico deseadas. Se sellan a prueba de agua las botellas, segnse describe en el numeral 4 f).

j) Determinacin del OD final: despus de 5 d de incubacin, se determina el OD en lasdiluciones de muestra, en los blancos, y en las pruebas de verificacin, como en elnumeral 4 g).

5. CLCULOPara cada botella de ensayo que cumpla los 2,0 mg/L de agotamiento mnimo de OD y 1,0 mg/L deOD residual, se calcula la DBO5como sigue:

Cuando el agua de dilucin no est inoculada:

P

DDL/mg,DBO 215

=

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Cuando el agua de dilucin est inoculada:

( )

P

fBBDDL/mg,DBO

2121

5

=

de donde

D1 = OD de la muestra diluida inmediatamente despus de la preparacin,mg/L,

D2 = OD de la muestra diluida despus de 5 d de incubacin a 20 C, mg/L,

P = fraccin volumtrica decimal de la muestra usada,

B1 = OD del control de inculo antes de la incubacin, mg/L (Vase el numeral4 d),

B2 = OD del control de inculo despus de la incubacin, mg/L (Vase el

numeral 4 d), y

f = relacin del inculo en la muestra diluida al inculo en el control delinculo = (% inculo en la muestra diluida)/(volumen del inculo en elcontrol del inculo).

Si el inculo se aade directamente a la muestra o a las botellas decontrol del inculo:

f = (volumen de inculo en la muestra diluida)/(volumen de inculo en elcontrol del inculo).

Se reportan los resultados como DBOC5, si se inhibe la nitrificacin.

Si ms de una dilucin de muestra cumple los criterios de un OD residual de al menos 1 mg/L yun agotamiento de OD de al menos 2 mg/L, y no existe evidencia de toxicidad aconcentraciones mayores de muestra o presencia de alguna anomala obvia, se promedian losresultados en el intervalo aceptable.

En estos clculos, no se deben hacer correcciones de consumo de OD por el blanco durante laincubacin. Esta correccin es innecesaria si el agua de dilucin cumple los criterios de blancoestipulados anteriormente. Si el agua de dilucin no cumple estos criterios, se hace difcil una

correccin adecuada; no se registran los resultados, o como mnimo, se indica que no cumplenlos criterios de control de calidad.

6. PRECISIN Y SESGO

No existe una medida para establecer el sesgo del procedimiento de la DBO. La prueba deglucosa-cido glutmico prescrita en el numeral 4 c), pretende ser un punto de referencia parala evaluacin de la calidad del agua de dilucin, la eficiencia del inculo, y la tcnica analtica.Ensayos de laboratorios individuales, usando una solucin mezclada de glucosa-cidoglutmico de 300 mg/L, arrojaron los resultados siguientes:

Nmero de meses: 14

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Nmero de triplicados: 421

Recuperacin promedio mensual: 204 mg/L

Desviacin estndar promedio mensual: 10,4 mg/l

En una serie de estudios interlaboratorios1, que involucraron de 2 a 112 laboratorios cada uno(e igual nmero de analistas y fuentes de inculo), se hicieron mediciones de DBO a los 5 d enmuestras de agua sintticas con una mezcla 1:1 de glucosa y cido glutmico en el rango totalde concentracin de 3,3 mg/L a 231 mg/L. Las ecuaciones de regresin para el valor medio,__

X , y desviacin estndar, S, de dichos estudios fueron:

__

X = 0,658 (nivel agregado, mg/L) + 0,280 mg/L

S = 0,100 (nivel agregado, mg/L) + 0,547 mg/L

Para la prueba estndar primaria mezclada de 300 mg/L, la DBO promedio a los 5 d sera de 198mg/L con una desviacin estndar de 30,5 mg/L. Cuando se usan inhibidores de nitrificacin losensayos de GAG que caigan fuera del lmite de control de 198 30,5 indican con bastantefrecuencia el uso de cantidades de inculo incorrectas. Se ajusta la cantidad de inculo agregada alensayo GAG para lograr que los resultados caigan dentro de este rango.

a) Lmites de control: Debido a los numerosos factores que afectan los ensayos deDBO en estudios multi-laboratorios y la consiguiente variabilidad extrema en losresultados de los ensayos, se recomienda una desviacin estndar, determinada

segn los ensayos inter-laboratorios, como lmite de control para laboratoriosindividuales. Como alternativa, para cada laboratorio, se establecen sus lmitesde control efectuando un mnimo de 25 pruebas de glucosa-cido glutmico(vase el numeral 4 c) por un perodo de varias semanas o meses, y calculandola media y la desviacin estndar. Se usa el promedio 3 desviaciones estndarcomo el lmite de control para futuras comprobaciones con glucosa-cidoglutmico. Se comparan los lmites de control calculados con los ensayos de unlaboratorio individual y con los resultados inter-laboratorios presentadosanteriormente. Si los lmites de control estn fuera del rango de 198 30,5, seevalan nuevamente los lmites de control y se investiga la fuente del problema.Si la DBO medida por una prueba de glucosa-cido glutmico est fuera delrango del lmite de control aceptado, se rechazan los ensayos hechos con eseinculo y esa agua de dilucin.

b) Rango de trabajo y lmite de deteccin: El rango de trabajo es igual a ladiferencia entre el mximo OD inicial (7 mg/L a 9 mg/L) y mnimo OD residual de1 mg/L multiplicado por el factor de dilucin. Los requisitos establecen un lmiteinferior de deteccin de 2 mg/L para un agotamiento de OD mnimo de 2 mg/L.

7. REFERENCIA

1U.S. ENVIRONMENTAL PROTECTION AGENCY, OFFICE OF RESEARCH AND

DEVELOPMENT. 1986. Method-by-Method Statistics from Water Pollution (WP) LaboratoryPerformance Evaluation Studies. Quality Assurance Branch, Environmental Monitoring andSupport Lab., Cincinnati, Ohio.

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8. BIBLIOGRAFA

YOUNG, J.C., G.N. MCDERMOTT & D. JENKINS. 1981. Alterations in the BOD Procedure forthe 15th Edition of Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. J. WaterPollut. Control. Fed. 53:1253.

DOCUMENTO DE REFERENCIA

AMERICAN PUBLIC HEALTH ASSOCIATION; AMERICAN WATER WORKS ASSOCIATION;WATER ENVIRONMENT FEDERATION. Standard Methods For The Examination of Water andWastewater, 20 TH Edition. 1998. Washington. Biochemical Oxygen Demand (BOD).Section 5210A, B. 6 p.

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