Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5,20)

Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO5,20) (corresponde ao oxigenio consumido na degradação da materia organica, a uma temperatura média de 20°C durante 5 dias) Figura 1 - Metabolismo de microrganismos heterotróficos Neste esquema, apresenta-se o metabolismo dos microrganismos heterotróficos, em que os compostos orgânicos biodegradáveis são transformados em produtos finais estáveis ou mineralizados, tais 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 esgotos, pois necessitam desta energia liberada, além de outros nutrientes que por ventura não estejam presentes em quantidades suficientes nos despejos, para exercer suas funções celulares tais como reprodução e locomoção, o que genericamente se denomina quimiossíntese. 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 que os microrganismos são incapazes de produzir enzimas que possam romper suas ligações químicas, permanecendo inalterados. A DBO5,20 de uma água é a quantidade de oxigênio necessária para oxidar a matéria orgânica por decomposição microbiana aeróbia para uma forma inorgânica estável. Na figura 1, 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 esgotos e, particularmente durante a análise da DBO5,20  Ao conjunto destes compostos dá-se o nome de resíduo não biodegradável ou recalcitrante. Pelo fato de a DBO5,20 somente medir a quantidade de oxigênio consumido num teste padronizado, não indica a presença de matéria não biodegradável, nem leva em consideração o efeito tóxico ou inibidor de materiais sobre a atividade microbiana. Os maiores aumentos em termos de DBO5,20, num corpo d’água, são provocados por despejos de origem predominantemente orgânica. A presença de um alto teor de matéria orgânica pode induzir ao completo esgotamento do oxigênio na água, provocando o desaparecimento de peixes e outras formas de vida aquática. Um elevado valor da DBO5,20 pode indicar um incremento da microflora presente e interferir no equilíbrio da vida aquática, além de produzir sabores e odores desagradáveis e, ainda, pode obstruir os filtros de areia utilizados nas estações de tratamento de água. No campo do tratamento de esgotos, a DBO5,20 é um parâmetro importante no controle das eficiências das estações, tanto de tratamentos biológicos aeróbios e anaeróbios, bem como físico-químicos (embora de fato ocorra demanda de oxigênio apenas nos processos aeróbios, a demanda “potencial” pode ser medida à entrada e à saída de qualquer tipo de tratamento). Na legislação do Estado de São Paulo, o Decreto Estadual n.º 8468, a DBO5,20 de cinco dias é padrão de emissão de esgotos diretamente nos corpos d’água, sendo exigidos ou uma DBO5,20 máxima de 60 mg/L ou uma eficiência global mínima do processo de tratamento na remoção de DBO5,20 igual a 80%. Este último critério favorece aos efluentes industriais concentrados, que podem ser lançados com valores de DBO5,20 ainda altos, mesmo removida acima de 80%. A carga de DBO5,20 , expressa em Kg/dia, é um parâmetro fundamental no projeto das estações de tratamento biológico. Dela resultam as principais características do sistema de tratamento como áreas e volumes de tanques, potências de aeradores, etc. A carga de DBO5,20 pode ser obtida do produto da vazão pela concentração de DBO5,20 . Por exemplo, em uma indústria já existente que se pretenda instalar um sistema de tratamento, pode-se estabelecer um programa de medições de vazão e de análises de DBO5,20 , obtendo-se a carga através do produto dos valores médios. O mesmo pode ser feito em um sistema de esgotos sanitários já implantado. Na impossibilidade, costuma-se recorrer a valores unitários estimativos. No caso de esgotos sanitários, é tradicional no Brasil a adoção de uma contribuição “per capita” de DBO5,20 de 54 g.hab-1.dia-1. Porém, há a necessidade de melhor definição deste parâmetro através de determinações de cargas de DBO5,20em bacias de esgotamento com população conhecida. EP/hab = Carga/dia                        Carga/hab/dia No caso dos efluentes industriais, também costuma-se estabelecer contribuições unitárias de DBO5,20 em função de unidades de massa ou de volume de produto processado. Na tabela 1 são apresentados valores típicos de concentração e contribuição unitária de DBO5,20 .

Tabela 1 - Concentrações e contribuições unitárias típicas de DBO5,20 de efluentes industriais

Tipo de Efluente	Concentração DBO5,20 (mg/L)	Contribuição Unitária de DBO5,20 (kg/dia)
	Faixa	Valor Típico	Faixa	Valor Típico
Esgoto sanitário	110-400	220	---	54 g/hab.dia
Celulose branqueada (processo Kraft)	-	300	29,2 a 42,7 kg/t	-
Têxtil	250-600
Laticínio	1.000-1.500	-	1,5-1,8 kg/m3 leite	-
Abatedouro bovino		1.125		6,3 kg/1.000 kg Peso vivo
Curtume (ao cromo)	-	2.500	-	88 kg/t pele salgada
Cervejaria		1.718		10,4 kg/m3 cerveja
Refrigerante	-	1.188	-	4,8 kg/m3 refrigerante
Suco cítrico concentrado				2,0 kg/1000 kg laranja
Petroquímica	-	-	-	-
Açúcar e álcool		25.000
Fontes:Braile&Cavalcanti e CETESB

Demanda Química de Oxigênio (DQO)( quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico). É a quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica através de um agente químico. Os valores da DQO normalmente são maiores que os da DBO5,20, sendo o teste realizado num prazo menor. O aumento da concentração de DQO num corpo d’água deve-se principalmente a despejos de origem industrial. A DQO é um parâmetro indispensável nos estudos de caracterização de esgotos sanitários e de efluentes industriais. A DQO é muito útil quando utilizada conjuntamente com a DBO5,20 para observar a biodegradabilidade de despejos. Sabe-se que o poder de oxidação do dicromato de potássio é maior do que o que resulta mediante a ação de microrganismos, exceto raríssimos casos como hidrocarbonetos aromáticos e piridina. Desta forma, os resultados da DQO de uma amostra são superiores aos de DBO5,20. Como na DBO5,20 mede-se apenas a fração biodegradável, quanto mais este valor se aproximar da DQO significa que mais biodegradável será o efluente. É comum aplicar-se tratamentos biológicos para efluentes com relações DQO/DBO5,20 de 3/1, por exemplo. Mas valores muito elevados desta relação indicam grandes possibilidades de insucesso, uma vez que a fração biodegradável torna-se pequena, tendo-se ainda o tratamento biológico prejudicado pelo efeito tóxico sobre os microrganismos exercido pela fração não biodegradável. A DQO tem demonstrado ser um parâmetro bastante eficiente no controle de sistemas de tratamentos anaeróbios de esgotos sanitários e de efluentes industriais. Após o impulso que estes sistemas tiveram em seus desenvolvimentos a partir da década de 70, quando novos modelos de reatores foram criados e muitos estudos foram conduzidos, observa-se o uso prioritário da DQO para o controle das cargas aplicadas e das eficiências obtidas. A DBO5,20 nestes casos tem sido utilizada apenas como parâmetro secundário, mais para se verificar o atendimento à legislação, uma vez que tanto a legislação federal quanto a do Estado de São Paulo não incluem a DQO. Parece que os sólidos carreados dos reatores anaeróbios devido à ascensão das bolhas de gás produzidas ou devido ao escoamento, trazem maiores desvios nos resultados de DBO5,20 do que nos de DQO. Outro uso importante que se faz da DQO é para a previsão das diluições das amostras na análise de DBO5,20. Como o valor da DQO é superior e pode ser obtido no mesmo dia da coleta, poderá ser utilizado para balizar as diluições. No entanto, deve-se observar que as relações DQO/DBO5,20são diferentes para os diversos efluentes e que, para um mesmo efluente, a relação altera-se mediante tratamento, especialmente o biológico. Desta forma, um efluente bruto que apresente relação DQO/DBO5,20 igual a 3/1, poderá, por exemplo, apresentar relação da ordem de 10/1 após tratamento biológico, que atua em maior extensão sobre a DBO5,20.

Fonte: Cetesb.gov.br

Exemplo

Dado que a captação padrão de DBO 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:


DBO Pop =  60g/hab/dia x 500 hab = 30000g?dia
DBO suinos = 202g/animal/dia x 1000 suinos = 202000g/dia

Considerando-se uma captação de 5800 litros (ou 5,8 m³) de efluentes por tonelada (t) por dia, referente às 100 t de produção do matadouro, tem-se :


Caudal Matadouro = 5,8 m3/t/dia x 100t/dia = 580 m3/dia

Portanto, o matadouro gera 5800 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:


descrição: DBO_(matadouro) = 1,75g/m3\ cdot (5800 m3/dia = 10150g/dia


descrição: hab.eq = \frac (30000+10150+202000) = 4036 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 4.036 habitantes equivalente, uma vez que:

§  1000 suínos equivalem a 3.367 hab.eq.

§  um matadouro para processamento de 100 toneladas/dia equivale a 169 hab.eq.

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

CBO/CQO =  0 - efluente de difícil tratamento biológico.

CBO/CQO =  1 - efluente de fácil tratamento biológico.

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