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Poluição Ambiental Matéria Orgânica e
Carga Poluidora
Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas
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Um dos principais problemas de poluição hídrica
Efeitos:
Consumo de Oxigênio (OD) em sua degradação.
Redução de OD nos corpos hídricos.
Uma das principais Fontes: Esgotos domésticos
M.O. nos esgotos sanitários:
Proteínas (40 – 60%).
Carboidratos (25 – 50%).
Gorduras e óleos (8 – 12%).
Ureia, surfactantes, fenóis, pesticidas, metais e outros (menor
quantidade).
Matéria Orgânica
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Oxidação da Matéria Orgânica
Reação Simplificada
Mat. Orgânica + O2 + Bactérias → CO
2 + H
2O + NH
3 + Produtos + Energia
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Métodos indiretos (medição do consumo de oxigênio):
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO).
Demanda Última de Oxigênio (DBOu).
Demanda Química de Oxigênio (DQO).
Métodos diretos (medição do carbono orgânico):
Carbono Orgânico Total (COT).
Outros (carboidratos, proteínas, lipídios, etc.).
Matéria Orgânica
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Observação:
Quando amostra apresenta grande quantidade de M.O.
(ambiente poluído), o OD pode ser consumido no teste
rapidamente (antes de 5 dias).
Solução: É necessário fazer diluições da amostra.
DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
Vantagens do teste de DBO (mg/L):
1. Indicação aproximada da fração biodegradável do despejo.
2. Indicação da taxa de degradação do despejo.
3. Indicação da taxa de consumo de OD em função do tempo.
4. Determinação aproximada da quantidade de OD requerido
para estabilização biológica da M.O. existente.
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OD=7 mg·L-1
Dia = 0
OD=4 mg·L-1
Dia = 5
DBO=3 mg·L-1
DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
Incubação 5 dias a 20oC
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Estima a quantidade de oxigênio necessário para estabilizar,
por meio de processos bioquímicos, a matéria orgânica
carbonácea presente na amostra.
O tempo de estabilização é de aproximadamente 20 dias
(DBO20,20).
A Temperatura é um fator importante.
Convencionou-se realizar o ensaio em 5 dias a Temperatura
de 20ºC. (DBO5,20
)
DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
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DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
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Consumo acumulado de oxigênio
(DBO exercida)
Tempo (dias) 5 20
DBOu (mg·L-1)
DBO5 (mg·L-1)
DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
DBOu > DBO5
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DBO
Demanda Bioquímica de Oxigênio
O conceito de DBO representa tanto a Matéria Orgânica (M.O.)
quanto o consumo de OD (mg/L).
Temos:
DBOremanescente: M.O. que permanece na água em
determinado instante.
DBOexercida: OD consumido para estabilizar a M.O. até este
instante.
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Progressão da DBO ao longo do tempo
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Cinética do Processo de Desoxigenação
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Em termos de consumo de OD, é importante a quantificação da DBOexercida:
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Equações fundamentais do processo:
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K1: Constante de Desoxigenação
Parâmetro de grande importância na modelagem do OD Fatores: - Característica da Matéria Orgânica (M.O) - Temperatura - Substâncias inibidoras
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Origem K1 (dia-1)
Água residuária concentrada 0,35 – 0,45
Água residuária de baixa concentração 0,30 – 0,40
Efluente primário 0,30 – 0,40
Efluente secundário 0,12 – 0-24
Rio com águas limpas 0,09 – 0,21
Água para abastecimento público < 0,12
K1: Constante de Desoxigenação
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K1: Constante de Desoxigenação
A influência da Temperatura:
O valor de K1 aumenta com a temperatura, mas não altera o valor da DBOu (L0), ela é apenas atingida mais rapidamente.
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Exercícios: 1. Uma amostra de fonte poluídora doméstica apresenta em Temperatura de 20oC uma DBOu de 100 mg/L (L0) e K1=0,25d-1. a) Calcule a DBO exercida a 1, 5 e 20 dias a 20oC. b) Calcule a DBO exercida de 8 dias a 20oC e 27 oC. 2. Suponha que a DBO5,20 é igual a 250 mg/L para 3 despejos diferentes, mas os valores de K1 a 20°C são iguais a 0,12d-1, 0,16d-1 e 0,20d-1. a) Determine a DBOu de cada amostra. Resultados oficiais: 1. a) DBO1,20=22,11 / DBO5,20=71,34 /DBO20,20=99,32 b) DBO8,20=86,46 / Novo K1=0,34 DBO8,27=93,41 2. a) 554 / 453 / 395
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DQO
Demanda Química de Oxigênio (mg/L)
Quantidade de oxigênio necessária para oxidação da matéria orgânica
através de um agente químico (dicromato de potássio em meio ácido)
DQO > DBO: Avalia a quantidade M.O. biodegradável e não-
biodegradável
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Relação DQO/DBO
em Fonte de Esgotos Domésticos
DQO/DBO Classificação Interpretação
< 2,5 Baixa Fração Biodegradável Elevada
Indicação para Tratamento Biológico
2,5 - 3,5 Intermediária Fração Biodegradável não Elevada
Estudos para Tratamento Biológico
> 3,5/4,0 Elevada Fração Não-Biodegradável Elevada
Indicação para Tratamento Físico-químico
Esgoto Doméstico:
DBO: aproximadamente 300 mg/L
DQO: aproximadamente 600 mg/L
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Cargas Poluidoras
Quantificação de Cargas Poluidoras:
Avalia impactos da Poluição nos corpos hídricos
Avalia a eficiência de medidas de Controle
Carga é expressa em termos de massa por unidade de tempo.
Exemplos mais utilizados:
1. Carga = Concentração x Vazão
2. Carga = Contribuição per capita x População
3. Carga = Contribuição por unidade de produção x produção
4. Carga = Contribuição por unidade área x área
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DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/L)
Carga = Concentração x Vazão
1.Qual carga da Fonte Poluidora abaixo de DBO
(kgDBO/dia)?
Fonte de Esgoto Doméstico:
Concentração de DBO Esgoto = 300mg/L
Vazão do Esgoto= 340L/s
Carga de DBO em Lançamentos de Esgoto
Doméstico
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DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/L)
Carga = Concentração x Vazão
2. Qual contribuição per capita da população em
kgDBO/dia.habitante?
DBO esgoto = 300mg/L
Vazão = 180 L/dia.habitante
Permite cálculos de Carga Potencial e Remanescente após
tratamento
Permite cálculos de Equivalentes Populacionais
Carga de DBO em Lançamentos de Esgoto
Doméstico
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Exemplo utilizando a Carga per capita: 0,054 kgDBO/dia
Município
60.000 habitantes
85% Atendimento Rede Esgoto
90% Eficiência ETE remoção de DBO (mg/L)
a) Carga Potencial Total , Coletada e Não Coletada
b) Carga Tratada ETE
c) Carga Remanescente da ETE no corpo receptor após tratamento
(Resultados em kgDBO/dia)
DBO Demanda Bioquímica de Oxigênio (mg/L)
Carga de DBO em Lançamentos de Esgoto
Doméstico
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Caracterização: Despejos Industriais
Efluentes Industriais:
- Estimativa da carga poluidora através da
DBO5,20
- Dados de literatura e experiência de órgãos
ambientais
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TIPO DE
EFLUENTE
CONCENTRAÇÃO DBO5,20
(mg/L)
CONTRIBUIÇÃO UNITÁRIA DE DBO5,20
(mg/L)
FAIXA
VALOR TÍPICO
FAIXA
VALOR TÍPICO
Esgoto Sanitário
110 - 400
300
---
0,054kg/hab.dia
Laticínio
500 - 8000
5 - 40 kg/m3
Abatedouro
bovino
10000 - 50000
1,6 kg/ton.viva
Curtume
(ao cromo)
1000 - 4000
20 – 150
kg/ton.processada
88 kg/ton pele
salgada
Cervejaria
800 - 6000
8 – 20 kg/m3
Papel
10 kg/
ton.processada
Destilaria Álcool
3500
220 kg/
ton.cana
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Equivalentes Populacionais
EP: Unidade que indica a equivalência entre o potencial poluidor
de um despejo industrial e uma determinada população.
Exemplos:
1. Qual EP de uma industria que apresenta um lançamento de:
Vazão: 120m3/dia
DBO: 2000mg/L
2.Uma industria apresenta uma carga de 432 kgDBO/dia.
Qual é o seu EP?
3. Qual carga em kgDBO/dia de uma industria com EP de 6500
habitantes?
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EP - Restrições Importantes
Admite-se que a DBO do despejo industrial seja do mesmo tipo
do despejo doméstico, premissa que pode ser falsa pois
não considera-se sua toxicidade.
Não deve-se supor que a DBO do despejo industrial tenha a
mesma tratabilidade que o esgoto doméstico.
Exemplos de Despejos Industriais onde o EP não é
representativo (outros efeitos: não só o consumo de O2):
Despejos Ácidos
Despejos Alcalinos
Despejos de Curtumes
Despejos contendo Metais
Despejos contento Cianetos