22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental

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1 22º Congresso Brasileiro de Engenharia Sanitária e Ambiental 14 a 19 de Setembro Joinville - Santa Catarina VI ESTUDO COMPARATIVO ENTRE AS TÉCNICAS DE DILUIÇÃO E MANOMÉTRICA NA QUANTIFICAÇÃO DA DEMANDA BIOQUÍMICA DE OXIGÊNIO Ester Oliveira Santos1 Bacharel em Química na Universidade Católica de Pernambuco - UNICAP, Estudante do Mestrado na Universidade Federal de Pernambuco -UFPE, (Área: Saneamento Ambiental) pelo Departamento de Engenharia Civil. Atualmente Técnica em Química e Pesquisadora da Fundação Instituto Tecnológico do Estado de Pernambuco - ITEP. Paulo Roberto Sales Técnico em Química pela Escola Técnica Federal de Pernambuco, atual CEFET. Aluno de graduação do curso de Química Industrial pela Universidade Federal de Pernambuco. Bolsista de Iniciação Científica da Fundação Instituto Tecnológico do Estado de Pernambuco - ITEP. Marta Maria Menezes Bezerra Duarte Química Industrial na Universidade Federal de Pernambuco - UFPE, Mestre em Ciências (Área: Química Analítica) pelo Departamento de Química Fundamental - DQF da UFPE e Doutora em Ciências (Área: Química Ambiental) pelo DQF da UFPE. Atualmente Química e Pesquisadora da Fundação Instituto Tecnológico do Estado de Pernambuco - ITEP. Endereço1: Rua Pitiguaras, 26. Campo Grande, Recife-PE. Fone: (81) Fax: (81) ester@itep.br RESUMO A atividade industrial como um todo, apesar de ser essencial para o desenvolvimento social e econômico, gera grande quantidade de efluente, geralmente lançados nas fontes de águas naturais contribuindo para o aumento da poluição destes corpos receptores. Quando a carga

2 lançada em um corpo receptor excede sua capacidade de autodepuração ocorre um excessivo consumo de oxigênio, provocando problemas estéticos, liberação de odor e impedindo a existência de peixes e outros seres aquáticos que morrem por asfixia. Um dos principais parâmetros utilizados para avaliar o efeito produzido pelo impacto de despejos domésticos ou industriais sobre corpos receptores é a Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO. Os métodos operacionais para essa determinação são: por diluição (mais comum) e o manométrico. O trabalho ora exposto tem como objetivo apresentar os estudos comparativos entre as técnicas de diluição e a manométrica para a determinação da DBO (mg O2/L). A técnica manométrica apresenta vantagens devido à eliminação da preparação de vários reagentes químicos para determinação da DBO usados no método da diluição. Para a realização do trabalho quantificou-se as Demandas Bioquímicas de Oxigênio em 45 amostras de água de rio e em 57 amostras de efluentes industriais. Para isso foi utilizada a metodologia do Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater os métodos de diluição e manométrico com incubação a 20oC por 5 dias. Os resultados obtidos para os dois métodos foram comparados estatisticamente com um nível de 95% de confiança, apresentado boa correlação tanto para as amostras de água de rio com baixos teores de DBO como para águas residuárias. Diante dos resultados podemos evidenciar a possibilidade de substituição da técnica de diluição para determinação da Demanda Bioquímica de Oxigênio pela técnica manométrica (Oxitop). PALAVRAS-CHAVE: Demanda Bioquímica de Oxigênio, Meio ambiente, Resíduo químico. INTRODUÇÃO O grande volume de efluentes gerados na atividade industrial tem contribuído muito para o aumento da poluição em águas naturais, que são os seus maiores receptores. Quando a carga lançada em um corpo receptor excede sua capacidade de autodepuração ocorre um excesso de consumo de oxigênio, provocando problemas estéticos e liberação de odor e impedindo a existência de peixes e outros seres aquáticos, que morrem por asfixia1. A poluição ocorre pela introdução de produtos que, através de suas ações físicas, químicas e/ou biológicas, degradam o ambiente e afetam os organismos vivos nele existentes. A conscientização da necessidade de controle e minimização das fontes de poluição vem evoluindo com o passar dos anos2. O encaminhamento correto dos resíduos gerados pelas industrias e pela sociedade é uma solução efetiva e concreta e que assegura a qualidade do meio ambiente, uma vez que simplesmente dispor resíduos industriais em aterros não elimina o risco ambiental e aplicação de multas não resolve o problema3. As águas residuárias, após tratamento para lançamento nos corpos d água devem atender a limites máximos permitidos pela legislação ambiental. No Brasil a Resolução do Conselho

3 Nacional do Meio Ambiente CONAMA no 20/1986 estabelece os padrões de qualidade de lançamento de efluentes nos cursos hídricos4. Em seu Art. 23 determina que os efluentes não podem atribuir ao corpo receptor características em desacordo com o seu enquadramento nos termos da Resolução. Um dos principais parâmetros utilizados para avaliar o efeito produzido pelo impacto de despejos domésticos ou industriais sobre corpos receptores é a Demanda Bioquímica de Oxigênio DBO. O método de DBO baseia-se no princípio de que a matéria orgânica, quando metabolizável tende a ser degradada pelos organismos aeróbios presentes, consumindo o oxigênio existente na água. Dessa forma deverá haver sempre um limite de matéria orgânica a ser lançada no corpo receptor, para que o oxigênio dissolvido existente não seja todo consumido acarretando danos aos rios, lagos entre outros. A DBO5-20 determina qual a quantidade de oxigênio dissolvido, que uma água residuária poderia consumir em 5 dias, devido a sua degradação biológica. A fixação de tempo do teste em 5 dias deve-se ao fato de que a maior parte da matéria orgânica devido a hidratos de carbono já está degradada. No teste procura-se controlar todos os fatores (temperatura, ph, condições aeróbias e nutrientes) que possam retardar ou inibir a velocidade das reações de degradação da matéria orgânica que ocorreriam no curso da água5. Os métodos operacionais para essa determinação são: por diluição (mais comum) e o manométrico (Oxitop). O trabalho ora exposto tem como objetivo apresentar os estudos comparativos entre as técnicas de diluição e manométrica para a determinação da DBO (mg O2/L), tendo em vista que o Laboratório de Química Ambiental - LQA do ITEP vem monitorando os resíduos químicos decorrentes de suas atividades, através do Programa de Gerenciamento de Resíduos Químicos. Este programa tem como uma de suas metas a redução dos resíduos gerados nas atividades analíticas do laboratório, e a substituição da técnica de diluição pela manométrica será um importante passo nessa direção. Uma segunda vantagem traduz-se na eliminação de todo o exaustivo trabalho da preparação de vários reagentes para a determinação de oxigênio dissolvido pelo método da diluição. O sistema manométrico (Oxitop) é constituído por um microprocessador sem mercúrio que permite a determinação de DBO de acordo com a pressão exercida dentro do frasco. Os microorganismos, ao degradarem o material orgânico, consomem o oxigênio de dentro do frasco ocorrendo uma redução de pressão. Essa redução é identificada pelo sensor e é diretamente proporcional ao material orgânico presente. As medidas da diferença de pressão podem ser realizadas e registradas ao longo dos cinco dias de incubação caso se deseje realizar um acompanhamento mais detalhado. MATERIAIS E MÉTODOS Foram quantificadas as Demandas Bioquímicas de Oxigênio em 45 amostras de água de rio (baixos teores) e em 57 amostras de efluentes industriais antes e após o tratamento, amostras de análise de rotina do LQA. Para isso foram utilizados o método de diluição e o

4 método manométrico com incubação a 20oC por 5 dias, segundo o Sta ndard Methods for the Examination of Water and Wastewater6. MÉTODO MANOMÉTRICO Para calcular o volume da amostra necessário à análise procedeu-se da seguinte forma: Verificou-se o valor obtido para a análise de Demanda Química de Oxigênio DQO (medida equivalente, em oxigênio, na fração de matéria orgânica na amostra que permite a oxidação por um oxidante químico forte, geralmente dicromato, em meio fortemente ácido e sob aquecimento). Calculou-se 80% desse valor, que foi considerado o valor esperado da DBO5 e comparou-se ao valor da DBO5 esperado com os da tabela 1, e os respectivos volumes da amostra foram selecionados. As alíquotas foram transferidas para os frascos do sistema manométricos contendo o inibidor de nitrificação (tabela 1). Bastões magnéticos foram introduzidos em cada frasco bem como as borrachas de vedação no topo do mesmo que servem também como suporte para as duas lentilhas de hidróxido de sódio que reagem com o dióxido de carbono produzido durante a degradação da matéria orgânica, evitando assim que a pressão do mesmo seja contabilizada. As tampas do Oxitop foram adaptadas aos frascos e o sistema foi colocado na estufa de incubação a 20oC ± 1oC durante cinco dias (figura1). Os valores da DBO5 para cada amostra foram lidos no equipamento e registrados em planilha. Este valor foi multiplicado pelo fator de correção (tabela 1) para cada volume de amostra tomado. Tabela 1: Valores esperados de DBO5, volumes das amostras a serem tomadas para análise, fator de multiplicação e quantidade de inibidor a ser adicionado. DBO5 esperado em mg de O2/L Volume da amostra (ml) Gotas de inibidor Fator de multiplicação final

5 ,7 1

6 100 Figura 1: Sistema monométrico em estufa de incubação a 20oC ± 1oC. MÉTODO DE DILUIÇÃO Calculou-se em função da DQO da amostra, a concentração ideal para a incubação pelo seguinte método: % em concentração da amostra é igual a 1200 dividido pela DQO da amostra. Esta concentração foi tomada como sendo a segunda diluição da amostra e mais 3 diluições foram utilizadas com concentrações próximas. O ph da amostra foi ajustado para ± 7, utilizando-se soluções de ácido sulfúrico 0,1 N ou hidróxido de sódio 0,1N. Os volumes correspondentes as concentrações desejadas foram transferidos para provetas de 1000 ml completando-se o volume com água de diluição com nutrientes e a mesma foi agitada para promover uma homogeneização adequada. Foram preparados dois frascos de DBO para cada proveta, transferindo a solução contida na proveta para cada frasco, enchendo-os até a boca e fechando-os sem deixar bolhas de ar. Os frascos com numeração foram incubados a 20oC ± 1oC durante cinco dias (figura 2). Para determinação do oxigênio dissolvido dos frascos de número impar, adicionou-se 1 ml de solução de sulfato manganoso e 1 ml da solução iodeto de potássio/azida sódica e o frasco foi fechado e agitado por inversão sucessivas. Após a decantação do precipitado formado adicionou-se 1 ml de ácido sulfúrico concentrado para dissolver o precipitado e agitou-se novamente por inversão sucessivas. Uma alíquota de 100 ml foi tomada em proveta e transferida para um erlenmeyer de 250 ml. Titulou-se com tiossulfato de sódio 0,025N até o aparecimento da cor amarelo palha. Foi adicionado 1 ml de indicador amido que tornou a solução azul e continuou-se a titulação até a viragem para incolor. O volume de tiossulfato de sódio gasto na titulação foi anotado em planilhas. Após 5 dias, foram determinados o oxigênio dissolvidos nos frascos incubados de número par, de acordo com o que foi realizado para os impares. O valor da DBO é obtido pelo calculo utilizando a equação 1: mg O2/L de DBO = [( A B ) x 100] / C equação (1) onde:

7 A = volume de tiossulfato de sódio 0,025N gasto na titulação imediata, vezes dois, vezes o fator do tiossulfato de sódio; B = volume de tiossulfato de sódio 0,025N gasto na titulação após 5 dias, vezes dois, vezes o fator do tiossulfato de sódio; C = concentração em % da amostra. O resultado escolhido é aquele ou a média daqueles resultados para os quais a quantidade de oxigênio, consumido durante a incubação, represente de 40 a 70% da quantidade inicial de oxigênio, equação 2: [ ( A B ) x 100 / A] = % 40 a 70 equação (2) Figura 2: Frasco de DBO em estufa de incubação a 20oC ± 1oC. Os resultados obtidos pelos dois métodos para cada amostra foram comparados estatisticamente com um nível de 95% de confiança. RESULTADOS E DISCUSSÃO Os resultados obtidos nos experimentos encontram-se nas figuras 3 e 4. Como podem ser observados, tanto os resultados obtidos para amostras de água de rio com baixos teores de DBO como para águas residuárias apresentaram uma boa correlação para um nível de 95% de confiança. Figura 3 Correlação entre a DBO (mg O2/L) obtidas pelos métodos de diluição e monométrico (Oxitop) para amostras de água de rios. Figura 4 Correlação entre a DBO (mg O2/L) obtidas pelos métodos de diluição e monométrico (Oxitop) para amostras de efluentes industriais antes e após o tratamento.

8 CONCLUSÕES Diante dos resultados obtidos, podemos evidenciar a possibilidade de substituição da técnica de diluição para determinação da Demanda Bioquímica de Oxigênio pela técnica manométrica tanto para águas de rio como para águas residuárias, uma vez que, os valores para DBO encontrados pelas duas técnicas apresentaram uma boa correlação. Por outro lado, o atendimento às metas do Programa de Gerenciamento dos Resíduos Químicos foi também favorecido, uma vez constatada a redução dos resíduos gerados quando as análises foram realizadas pelo método manométrico. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS VERNIER, J. O meio ambiente. Campinas, Papirus p. VALLE, Cyro Eyer do. Qualidade ambiental: o desafio de ser competitivo protegendo o meio ambiente: como se preparar para as Normas ISO São Paulo: Pioneira, p. NUNES, J. A. Tratamento físico-químico de efluentes industriais. Aracaju: ABES, p. BRASIL. Conselho Nacional do Meio Ambiente. Resolução no 20, de 18 de junho de No uso das atribuições que lhe confere o art. 7o, inciso IX, do decreto , de 1o de junho de 1983, e o que estabelece a resolução CONAMA no 003, de 5 de junho de Resoluções CONAMA. Brasília, p., p BOTELHO, Manoel Henrique Campos & LYRA Pedro Gomes de. Interpretação das análises sanitárias de despejos tendo em vista seus tratamentos. Revista DAE. p Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20a edition, Washington: American Public Heath Association/American Water Works Association/Water Pollution Control Federation, 1998.