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No dia a dia operacional, vimos que a compreensão da DBO não é tão popular quanto o termo, mas na prática: o que é a demanda bioquímica de oxigênio?
A DBO, diferente de outros parâmetros físico químicos também populares, ainda gera inúmeras dúvidas quanto ao desenvolvimento da análise e sua interpretação, talvez seja porque a demanda bioquímica de oxigênio não é uma “partícula definível”, você não pode contar moléculas de DBO.
A intenção dessa análise é de fato medir o efeito da amostra sobre o oxigênio disponível para organismos vivos nas águas em que os resíduos são descartados ou ainda avaliar a performance do processo de tratamento biológico de efluentes, esse último, na prática não acontece, veremos a seguir porque não.
Na prática, a DBO é uma medida empírica do oxigênio requerido pelas bactérias para decompor a matéria orgânica.
Assim, a eficiência de uma estação de tratamento de efluentes pode ser determinada medindo a concentração de DBO no efluente bruto e tratado, avaliamos então a quantidade de matéria orgânica que está sendo removida durante o processo de tratamento.
Portanto, quanto maior a DBO residual de um processo de tratamento de efluentes, maior é o impacto no corpo receptor, uma vez que demandará o oxigênio do meio para decomposição da matéria orgânica remanescente.
Termo, definição e história
DBOn (Demanda Bioquímica de Oxigênio após n dias) é definida como sendo a quantidade de oxigênio requerida pelos microorganismos para estabilizar sob temperatura controlada a matéria orgânica biodegradável existente no meio líquido, sob condições aeróbias.
A DBO mais conhecida e utilizada é a DBO5,20 esses números estão relacionados ao período de incubação (5 dias) e a temperatura (20 °C).
Outras versões do teste são possíveis e são distinguidas pelo qualificador numérico apropriado que é igual ao número de dias de incubação, levando a DBO final, mantendo a incubação e lendo o esgotamento até que nada mais aconteça.
Reza a lenda que a fonte dos requisitos específicos para incubação de DBO (5 dias a 20 °C) decorre da temperatura média e do tempo de fluxo do rio Tamisa de Londres para o mar. Em 1870, Frankland, químico inglês, realizou as primeiras medidas de DBO, que eram muito semelhantes ao método de diluição utilizado hoje.
O teste
Volumes conhecidos de esgoto, diluídos com uma água preparada, são colocados em garrafas de DBO. A água de diluição, contendo micronutrientes é saturada com oxigênio dissolvido.
Uma semeadura de microorganismos pode ser fornecida, se necessário, para oxidar a matéria orgânica.
O efluente fornece matéria orgânica (alimento biológico) e a água de diluição o oxigênio dissolvido (OD) e nutrientes.
A reação primária é o metabolismo da matéria orgânica e a utilização do OD pelas bactérias, liberando dióxido de carbono e produzindo um substancial incremento da população bacteriana. A reação secundária resulta do OD usado pela bactéria.
A depleção do OD na garrafa do teste é diretamente relacionada com a quantidade de matéria orgânica biodegradável.
Na figura a seguir, de acordo com Metcalf e Eddy, sintetiza-se o fenômeno da degradação biológica de compostos que ocorre nas águas naturais, que também se procura reproduzir sob condições controladas nas estações de tratamento de efluentes e, particularmente durante a análise da DBO:
O gráfico
Neste esquema, apresenta-se o metabolismo dos microrganismos heterotróficos, em que os compostos orgânicos biodegradáveis são transformados em produtos finais estáveis ou mineralizados, como água, gás carbônico, sulfatos, fosfatos, amônia, nitratos, etc.
Nesse processo há consumo de oxigênio da água e liberação da energia contida nas ligações químicas das moléculas decompostas.
Os microrganismos desempenham este importante papel no tratamento de efluentes pois necessitam desta energia liberada, além de outros nutrientes que porventura não estejam presentes em quantidades suficientes nos despejos, para exercer suas funções celulares tais como reprodução e locomoção, o que genericamente se denomina síntese celular.
Quando passa a ocorrer insuficiência de nutrientes no meio, os microrganismos sobreviventes passam a se alimentar do material das células que têm a membrana celular rompida, este processo se denomina respiração endógena.
Finalmente, há neste circuito, compostos para os quais os microrganismos são incapazes de produzir, enzimas que possam romper suas ligações químicas, permanecendo inalterados.
Ao conjunto destes compostos dá-se o nome de resíduo não biodegradável ou recalcitrante.
A depleção de oxigênio dos frascos de incubação é diretamente relacionada com a quantidade de substrato orgânico biodegradável presente na amostra.
A demanda bioquímica de oxigênio dos esgotos na realidade não é um valor único, pois depende do tempo.
A oxidação bioquímica é um processo lento e teoricamente leva um tempo infinito para se completar. Sabe-se que dentro de um período de 20 dias, a oxidação do material orgânico é de 95 à 99%, em 5 dias a oxidação do material orgânico gira em torno de 60 à 70%.
Veja curva hipotética da demanda bioquímica de oxigênio, segundo Hammer e Hammer Jr.
Importância da DBO
A determinação da DBO é importante para se conhecer o grau de poluição de uma água residuária, além de ser um dos parâmetros necessários para dimensionar uma estação de tratamento de esgoto e a seguir medir a eficiência do processo.
Nas águas naturais a DBO representa a demanda potencial de oxigênio dissolvido que poderá ocorrer devido à estabilização dos compostos orgânicos biodegradáveis, como já falamos anteriormente, o que poderá trazer os níveis de oxigênio nas águas abaixo dos exigidos pelos peixes, por exemplo, levando-os à morte.
É, portanto, importante padrão de classificação das águas naturais.
Nas classes que correspondem às águas menos poluídas, exigem-se baixos valores máximos de DBO e elevados limites mínimos de oxigênio dissolvido, via de regra, saiba mais sobre critérios de classificação dos corpos de água superficiais e diretrizes ambientais para seu enquadramento, bem como as condições e padrões de lançamento de efluentes.
Interferentes
- Temperatura da amostra e incubação;
- pH e alcalinidade da amostra;
- Presença de tóxicos;
- Nitrificação;
- Qualidade da água utilizada para preparação da água de diluição;
- Tipo de esgoto x aclimatação dos microorganismos;
- Manuseio e lavagem de vidrarias.
Acredito que até aqui, já perceberam o quão complexo é o tema DBO, essa “estranha conhecida”, sabemos que os resultados podem ser afetados por uma série de fatores que tornam os resultados susceptíveis a erros consideráveis, cabe aqui também ressaltar a importância da habilidade do analista no desenvolvimento dessa análise.
Sendo assim, podemos concluir que como parâmetro operacional, esse resultado pouco agrega no cotidiano da ETE, tendo em vista a morosidade do teste (pelo menos 5 dias para obtenção do resultado) e quando utilizado como parâmetro de desempenho, aí o problema é ainda mais evidente.
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