Demanda biológica 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.^[1]

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.

Referências

↑ «Variáveis de Qualidade das Águas - Rios e Reservatórios». Consultado em 22 de março de 2011. Arquivado do original em 21 de outubro de 2014

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

[1] «Variáveis de Qualidade das Águas - Rios e Reservatórios». Consultado em 22 de março de 2011. Arquivado do original em 21 de outubro de 2014

[1]