Demanda biológica de oxigênio

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Demanda bioquímica de oxigênio ou demanda biológica de oxigênio (DBO) (português brasileiro) ou carência bioquímica de oxigénio (CBO) (português europeu) corresponde à quantidade de oxigênio consumido na degradação da matéria orgânica no meio aquático por processos biológicos, sendo expresso em miligramas por litro (mg/L). É o parâmetro mais empregue para medir poluição.

Em Portugal é usualmente designada como CBO ou, mais precisamente, CBO520, e corresponde ao oxigénio consumido na degradação da matéria orgânica, a uma temperatura média de 20 °C durante 5 dias. No Brasil, utiliza-se a notação DBO 5,20. A carga de DBO 5,20, expressa em kg/dia é um parâmetro fundamental no projeto de estações de tratamento biológico.[1]

Determinação da demanda biológica de oxigênio[editar | editar código-fonte]

A DBO (ou CBO) é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica biodegradável presente na água. É um parâmetro importante no dimensionamento de uma Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) ou Estação de Tratamento de Efluentes (ETE). Há dois métodos normalmente aplicados para medir a DBO, descritos a seguir.

Método da diluição[editar | editar código-fonte]

O teste da DBO é realizado através da diluição de uma amostra da água a ser analisada em água deionizada saturada de oxigênio. A amostra é inoculada de uma quantidade fixa de microorganismos. Mede-se a concentração de oxigênio dissolvido (OD inicial) na amostra, pelo método de Winkler ou com eletrodo íon seletivo para oxigênio. Em seguida, a amostra é selada (para evitar a dissolução de oxigênio adicional dentro dela) e é mantida em estufa durante cinco dias, a 20°C, em frasco âmbar (para evitar que haja fotossíntese, o que resultaria na produção de oxigênio adicional) e com o pH ajustado entre 6,5 e 8,5. Ao fim dos cinco dias, repete-se a medida do oxigênio dissolvido (OD final). A DBO5 será a diferença entre o OD inicial e o OD final. É calculada pela seguinte fórmula:

DBO5 = F (T0-T5)-(F-1)(D0-D5)

onde

F = Fator de diluição
T0 = Conteúdo de oxigênio (mg/l) de uma das diluições da amostra no início do ensaio
T5 = Conteúdo de oxigênio (mg/l) de uma das diluições da amostra ao fim de 5 dias de incubação
D0 = Conteúdo de oxigênio (mg/l) da água de diluição no início do ensaio
D5 = Conteúdo médio de oxigênio (mg/l) da água de diluição ao fim de 5 dias de incubação

Método manométrico[editar | editar código-fonte]

Este método é limitado à medida do consumo de oxigênio devido apenas à oxidação do carbono. A oxidação da amônia é inibida.

A amostra é mantida em um recipiente fechado equipado com um sensor de pressão. Uma substância que absorva o dióxido de carbono (geralmente hidróxido de lítio) é adicionada no recipiente, acima do nível da amostra. A amostra é armazenada em condições idênticas às do método de diluição. O oxigênio é consumido e, como a oxidação de amônia é inibida, o dióxido de carbono é liberado. A quantidade total de gás e, portanto, a pressão, diminui porque o dióxido de carbono é absorvido. A partir da queda de pressão, o sensor eletrônico calcula e exibe a quantidade de oxigênio consumido.

As principais vantagens deste método em relação ao método de diluição são:

  • simplicidade: nenhuma diluição da amostra é necessária, nenhuma semeadura, nenhuma amostra em branco.
  • leitura direta do valor da DBO.
  • exposição contínua do valor de DBO durante o tempo de incubação

Concentrações médias[editar | editar código-fonte]

A DBO média nos efluentes são, respectivamente:

  • Domésticos - 300 mg/l;
  • Bovinos - 7000 mg/l;
  • Suínos - 10.000 a 18.000 mg/l;
  • Abate de animais, preparação e fabrico de conservas de carne - 1750 mg/l;
  • Indústria de lacticínios - 700 mg/l;
  • Indústria de conserva de peixe - 500 mg/l;
  • Indústria de vinho - 3000 mg/l

Captações médias[editar | editar código-fonte]

As captações médias de DBO_5 (ou CBO_5) em efluentes são:

  • Domésticos - 60 g/hab/dia;
  • Bovinos - 316 g/hab/dia (Correia, 1985);
  • Suínos - 3,10 g/kg de animal/dia. Para 65 kg (considerando que cada animal pesa entre 60 e 70 kg), há uma emissão média de 202g/animal/dia.

Habitante equivalente (hab.eq.) ou equivalente populacional (e.p.)[editar | editar código-fonte]

O equivalente populacional é utilizado para determinar a população equivalente a uma determinada carga industrial, isto é, que população produziria a mesma carga poluidora de uma determinada indústria.

 EP/hab  =\frac{Carga /dia}{Carga/hab/dia}

Exemplo[editar | editar código-fonte]

Dado que a captação padrão de CBO520nas águas residuais domésticas é de 60 gramas/habitante/dia, se uma estação de tratamento recebe os efluentes de uma população de 500 habitantes, de uma criação de 1000 suínos e ainda os efluentes de um matadouro que processa 100 toneladas de carne por dia, tem-se:

Cálculo da CBO

DBO_{Pop} =  60g/hab / dia \cdot 500 hab. =  30 000g/dia

DBO_{Suinos} = 202g/animal / dia \cdot 1000 suinos = 202 000g/dia

Cáculo do volume de efluentes

Considerando-se uma captação de 5800 litros (ou 5,8 ) de efluentes por tonelada (t) por dia, referente às 100t de produção do matadouro, tem-se :

Caudal_{Matadouro} =  \ 5,8{m^3}/{t/dia} \cdot 100{t/dia} = 580{m^3}/dia

Portanto, o matadouro gera 580 de efluentes por dia.

Dado que a DBO (ou CBO) média dos efluentes produzidos pelo abate de animais, preparação e fabrico de conservas de carne é de 1750 mg/l ou 1,75g/m³, tem-se que:

DBO_{Matadouro} = 1,75 \frac{g}{m^3} \cdot 580 \frac{m^3}{dia} = 1015 \frac{g}{dia}

DBO_{Matadouro} = 1,75g/m^3 \cdot {5800m^3/dia} = 1015g/dia

 hab.eq. = \frac{30.000 + 1.015 + 202.000}{60} = 3884  hab.

Para servir a uma população de 500 habitantes mais a suinicultura e o matadouro com as características anteriormente referidas, a estação precisa ter uma capacidade de tratamento mínima de 3884 habitantes equivalente, uma vez que:

  • 1000 suínos equivalem a 3.367 hab.eq.
  • um matadouro para processamento de 100 toneladas/dia equivale a 17 hab.eq.

Consequências Ambientais[editar | editar código-fonte]

Sua alta concentração pode ocasionar em problemas ambientais graves. Como o DBO corresponde a alta quantidade de matéria orgânica no meio, para sua total decomposição há o uso do oxigênio dissolvido na água, caso a matéria orgânica seja muito abundante, a decomposição pode ser anaeróbia, tendo como resultados substâncias que podem degradar a qualidade da água. Os produtos mais comuns envolvidos na degradação anaeróbia são gás carbônico, metano, amônia, ácidos graxos, mercaptanas, fenóis e aminoácidos. A total depleção do oxigênio dissolvido ocasiona na morte da biota aquática dependente do oxigênio e eutrofização do corpo d'água.

Métodos de Remediação[editar | editar código-fonte]

Para o menor impacto do DBO elevado em corpos d'água superficiais, usa-se o método de aeração artificial, para aumento da concentração de oxigênio dissolvido na água, essa oxigenação artificial deixa mais propício as condições do corpo d'água para a incorporação de microorganismos fotossintetizantes como as algas microscópicas, havendo assim a produção de oxigênio primário.

Biodegradabilidade do Efluente[editar | editar código-fonte]

Por forma a definir, dimensionar ou controlar os processos de tratamento do efluente, é importante avaliar a sua biodegradabilidade, relacionando-se a CBO com a CQO (carência química de oxigénio; no Brasil, chamada demanda química de oxigênio ou DQO).

Os valores a seguir indicados dão uma referência da biodegradabilidade de um dado efluente :

CBO/CQO menor que 0,2 - efluente de difícil tratamento biológico.

CBO/CQO = 0,5 - efluente de fácil tratamento biológico.

Os valores típicos da relação DBO/DQO (ou CBO/CQO) de um efluente doméstico situam-se entre 0,4 e 0,6.

Referências

  • ARAÚJO, D. O. Injeção de vapor com aditivos para recuperação de óleos viscosos, 2003.
  • Correia (1985). Características, tratamento e destino final de resíduos de bovinos : análise técnica, económica e financeira de sistemas de tratamento. Tese de Mestrado. Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Nova de Lisboa.
  • Júlio César Rocha et al. Introdução à química ambiental
  • LIMA, L. D.; IZARIO FILHO, H. J.; CHAVES, F. J. M. Determinação de demanda bioquímica de oxigênio para teores ≤ 5 mg L-1 O2, 2006.
  • MULLER. A. C., Introdução à Ciência Ambiental; Curitiba – PUC-PR; uso didático. Págs. 67 a 73, 2002.
  • PEREIRA, R. S. Identificação e caracterização das fontes de poluição em sistemas hídricos. Revista Eletrônica de Recursos Hídricos. IPH-UFRGS. V. 1, n. 1. p. 20-26. 2004.

Ver também[editar | editar código-fonte]