Demanda biológica de oxigênio

Demanda bioquímica de oxigênio

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 empregado 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.

Determinação da demanda biológica de oxigênio

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

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 micro-organismos. 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

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

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

As captações médias de $DBO_{5}$ (ou $CBO_{5}$) em efluentes são:

• Domésticos - 60 g/hab/dia;
• Bovinos - 316 g/hab/dia
• 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.)

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

Dado que a captação padrão de CBO₅²⁰ nas 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

$DBO_{Pop}=60g/hab/dia\cdot 500hab.=30000g/dia$

$DBO_{Suinos}=202g/animal/dia\cdot 1000suinos=202000g/dia$

Cálculo do volume de efluentes

Considerando-se uma captação de 5800 litros (ou 5,8 m³) 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 m³ 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:

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

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

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

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

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

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 micro-organismos fotossintetizantes como as algas microscópicas, havendo assim a produção de oxigênio primário.

Biodegradabilidade do efluente

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 oxigênio; 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.

Bibliografia

• 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, econômica 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

• Demanda química de oxigênio
• Poluição da água
• Tratamento de efluentes