Ficha de Leitura de Minimização e Tratamento de Efluente1
Ficha de Leitura de Minimização e Tratamento de Efluente1
Ficha de Leitura de Minimização e Tratamento de Efluente1
Introdução
Atualmente os processos químicos industriais não devem apenas preocupar-se pela obtenção de
produtos mas também, devem observar aspetos relacionados com a qualidade do ambiente.
Portanto, a poluição e a contaminação do ambiente, quer pelos resíduos, quer pelos efluentes
trazem consequências graves na saúde humana e ambiental.
É neste âmbito, que o estudante do Curso de Engenharia de Processos Industriais deve possuir
conhecimentos sólidos sobre a minimização e tratamento de efluentes, em particular os industriais
de modo que durante a sua atividade laborar possa contribuir na preservação do ambiente,
recordando que problemas ambientais são resultantes de atividades antropogénicas.
Caro estudante, com esta Ficha de Leitura poderá deter algum conhecimento da cadeira
Minimização e Tratamento de Efluentes (MITE), mas contudo, é importante ressalvar que a mesma
não deve substituir qualquer material ou literatura específica em torno desta matéria. Deve usá-la
como um instrumento para aquisição de bases, devendo no entanto, recorrer a outro material para
discussão e aprofundamento da matéria.
1.1. Efluentes
Como resíduos provenientes das indústrias, dos esgotos e das redes pluviais, que são
lançados no meio ambiente, na forma de líquidos ou de gases;
Também, se pode dizer que, é qualquer líquido ou gás gerado nas diversas atividades
humanas e que são descartados (despejados) na natureza.
Por outro lado, são considerados efluentes industriais todas águas residuais geradas pelas
atividades industriais e que fluem através da rede de esgoto. Podem igualmente ser lançadas
diretamente no ambiente ou redirecionadas para estações de tratamento.
As características dos efluentes industriais variam essencialmente com o tipo da indústria, e com o
processo industrial utilizado. Para o tratamento biológico dos efluentes industriais, alguns aspetos
e conceitos assumem importância, visto que, estes despejos apresentam uma ampla variabilidade
de suas características qualitativas, dificultando a generalização dos valores mais comuns:
a) Biodegradabilidade: capacidade dos efluentes de serem estabilizados por processos
bioquímicos, através de microrganismos;
b) Tratabilidade: possibilidade dos despejos serem tratados por processos biológicos
convencionais;
c) Concentração de matéria orgânica - Demanda Bioquímica de Oxigénio, ou seja, a
quantidade de oxigênio necessária para estabilizar a matéria orgânica;
d) Disponibilidade de nutrientes: o tratamento biológico exige um equilíbrio harmónico entre
os nutrientes Carbono, Nitrogénio e Fósforo;
e) Toxidez: determinados despejos industriais possuem constituintes tóxicos ou inibidores,
que podem afetar ou inviabilizar o tratamento biológico.
1.2.1.1. Turbidez
Causada pela presença de materiais em suspensão na água, tais como, areia, silte, matéria orgânica
e organismos microscópicos (monera, protistas e fungi) que absorvem e dispersam os raios
luminosos em lugar de permitir sua passagem através da água. A turbidez é portanto, uma medida
da resistência da água a passagem da luz em linha reta.
A origem destes materiais na água pode ser natural, bem como, devido à erosão do solo pelas águas
de rolamento, e a do próprio leito do rio, além das contribuições de esgotos domésticos e industriais.
A turbidez é utilizada não só como um parâmetro de caracterização de águas brutas e tratadas,
também, é usada para o controlo de operação das estações de tratamento de água.
É importante referir que, a turbidez acentuada em águas de mananciais impede a penetração dos
raios solares e a consequente fotossíntese, com problemas ecológicos para meio aquático.
Este parâmetro resulta da presença, na água, de alguns compostos químicos, como por exemplo:
Sais dissolvidos produzindo sabor salino;
Gases dissolvidos - por vezes utilizados no próprio tratamento da água, como o cloro;
Substâncias advindas do metabolismo de algas, entre outras.
Assim, estas características estão, quase sempre, associadas às impurezas químicas ou biológicas
da água. A importância deste parâmetro está relacionada à significativa possibilidade de rejeição,
pela população abastecida, de água adequada ao consumo e uso de outra fonte de qualidade
duvidosa, mas sem odor, nem sabor.
Água com sabor e odor acentuados são rejeitados para consumo doméstico ou podem causar
problemas ao organismo humano, dependendo dos compostos químicos presentes. O padrão de
potabilidade vigente exige que a água para consumo humano seja insípida (sem sabor) e
completamente inodora (sem cheiro).
1.2.1.3. Cor
coloridos (pigmento, papel, têxtil, curtume) contidos em esgotos industriais possuem compostos
corados, na forma de material em suspensão, coloidal ou em solução.
As águas superficiais podem parecer altamente coloridas ou turvas devido à matéria corante em
suspensão. Pode não ser um risco direto à saúde, mas a sua cloração contendo matéria orgânica
dissolvida responsável pela cor pode gerar produtos cancerígenos (tri-halometanos).
A parte da cor aparente (com matéria em suspensão) pode ser removida por coagulação -
floculação - sedimentação, enquanto a cor verdadeira (extratos vegetais- orgânicos) é mais difícil
de ser removida pelos processos convencionais. O processo para remover a cor verdadeira
denomina-se centrifugação. A cor é determinada por comparação visual da amostra com soluções
padrão de platina-cobalto de concentrações conhecidas, sendo o resultado fornecido imunidades de
cor, também chamadas de unidades Hazen (uH).
Em geral, as águas naturais apresentam teores de cor variando de 0 às 200 unidades Hazen (uH),
sendo que valores superiores a 25 uH usualmente exigem, para sua remoção, de coagulação
química e filtração. Para água potável, muitos países estabelecem em 15 uH o valor máximo
permissível (VMP) como padrão de aceitação para consumo humano.
A cor pode tornar o líquido indesejável para o uso em indústrias de produção de bebidas e de outros
alimentos ou de fabricação de louças e papéis, ou ainda, em indústrias têxteis. As substâncias
contidas na cor absorvem a radiação solar de curto comprimento de onda (luz visível) impedindo
a sua penetração na água reduzindo, em consequência, a ação fotossintética das espécies vegetais
clorofiladas existentes no corpo recetor, particularmente as algas.
A principal fonte de oxigénio no corpo recetor é justamente a ação fotossintética, através da qual
os vegetais clorofilados consomem o CO2 dissolvido na água e libertam o O2. A diminuição da cor
de um despejo pode ser feita através da coagulação-floculação, seguido de sedimentação ou
flotação, filtração, cloração, ozonização ou ainda por adsorção em colunas de carvão ativado.
1.2.1.4. Temperatura
Uma elevação da temperatura do corpo recetor, causada pela temperatura do despejo descartada,
reduz a solubilidade do oxigénio na água. Uma elevação de temperatura no corpo recetor reduz a
eficiência dos equipamentos de troca térmica que usam as águas do mesmo no processo e nas trocas
térmicas. Uma maior temperatura do corpo recetor implica em maior consumo de oxigénio
dissolvido em vista da maior atividade química e bioquímica.
à temperatura mais elevada faz com que, o corpo recetor tenha reduzido a sua capacidade de
autodepuração.
1.2.1.5. Sólidos
Os parâmetros químicos orgânicos é um dos principais problemas da poluição das águas, pode ou
não ser biodegradável. Entretanto, promove o aumento do consumo de oxigénio dissolvido pelos
microrganismos nos seus processos metabólicos de utilização e estabilização da matéria orgânica.
A matéria orgânica presente nos corpos de água e nos esgotos é uma característica de primordial
importância para a qualificação da água, pois é, a causadora do principal problema de poluição das
águas: o consumo do oxigénio dissolvido pelos microrganismos nos seus processos metabólicos de
utilização e estabilização dessa matéria.
a) Em suspensão (particulado);
b) Dissolvida (solúvel).
1.2.2.2.1. Dureza
A dureza da água pode ter origem natural: dissolução de rochas calcárias, e antropogénicas:
águas residuais.
Até agora, segundo vários estudos, não há evidências de que a dureza da água cause problemas
sanitários, mas em determinadas concentrações, causa um sabor desagradável e pode ter efeitos
laxativos. Segundo o grau de dureza as águas podem ser classificadas:
a) Águas moles.
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1.2.2.2.2. Alcalinidade
Alcalinidade é a quantidade de iões na água que reagirão para neutralizar os iões H+. Medição da
capacidade da água de neutralizar os ácidos. Os principais constituintes da alcalinidade são os
bicarbonatos (HCO3-), carbonatos (CO3-2) e os hidróxidos (OH-).
1.2.2.2.3. Acidez
Quanto aos efeitos não apresenta risco sanitário, sabor e odor desagradável e corrosão de
tubulações e dispositivos.
Indica o carácter ácido ou básico dos efluentes. Nos tratamentos de efluentes os pH é um parâmetro
fundamental para o controle do processo. A medida do pH é a concentração hidrogénios das águas,
devendo-se encontrar entre 6,0 e 8,0. Valores fora desta faixa tornam o meio extremamente seletivo
para vários seres vivos.
Um dos tratamentos para a remoção das substâncias coloidais (por exemplo, coagulação-
floculação) depende do pH do despejo, portanto, esse parâmetro deve ser mantido o mais próximo
possível do valor do pH ótimo para esse processo. Quando, numa mesma planta industrial se
dispõem de correntes ácidas e alcalinas deve-se buscar a equalização das mesmas.
A equalização só deve ser aplicada no caso em que haja compatibilidade química entre as correntes.
Os padrões de potabilidade vigentes não fixam valores de pH para águas potáveis mas recomendam
que, no sistema de distribuição o mesmo seja mantido na faixa de 6,0 à 9,5.
2) Organismos Patogénicos: reino animal, monera, protista - são introduzidos na água junto
com a matéria fecal de esgotos sanitários. Podem ser de vários tipos: bactérias; vírus,
protozoários, e vermes.
Estes grupos de organismos podem provocar doenças que algumas vezes, podem resultar em
epidemias. A determinação individual da eventual presença de patogénicos em uma amostra de
água é extremamente difícil, complexa e cara. Desta forma, a avaliação da qualidade bacteriológica
das águas é feita através da pesquisa de microrganismos indicadores de contaminação fecal.
Os organismos mais comuns usados como indicadores de contaminação são as bactérias do grupo
coliformes. Algumas das bactérias do grupo coliformes, por exemplo: Eschericheia coli, constitui
95% dos coliformes presentes nas fezes. As células desta bactéria podem sobreviver fora do corpo
por um tempo bastante limitado, o que faz com que sejam um organismo indicador ideal para
comprovação da contaminação fecal em amostras quando extraídas para o meio ambiente. São
encontrados na água quando esta tiver matéria orgânica fecal.
Os requisitos de qualidade de uma água devem estar associados aos usos pretendidos para essa
água. Se um corpo de água é de uso múltiplo, a qualidade das suas águas deverá ser tal que possa
atender aos requisitos dos diversos usos previstos. É necessário se estabelecer, também padrões de
qualidade, embaçados em um suporte legal.
Em termos práticos, há três tipos de padrão de interesse para a qualidade da água que são:
a) Padrões de lançamento no corpo de água;
b) Padrões de qualidade do corpo de água;
c) Padrão de qualidade para uso específico - Padrões de Potabilidade.
No Brasil, e em outros países, adotaram padrões de lançamento, bem como da qualidade do corpo
de água, nomeadamente:
1) Águas doces: com salinidade igual ou inferior à 0,05 %;
2) Águas salobras: com salinidade variando entre 0,05 % e 3 %;
3) Águas salinas: com salinidade igual ou superior à 3 %.
Um efluente pode conter substâncias orgânicas biodegradáveis e não biodegradáveis, bem como,
contaminantes inorgânicos. Portanto, considera-se que espécies inorgânicas reativas são facilmente
determinadas, ao passo que a determinação de substâncias orgânicas solúveis tem sido mais
problemática. Por essa razão, estipulou-se a utilização de indicadores de poluição determinados
através de parâmetros globais, um dos quais é a DBO.
Também, DBO pode ser considerada como a quantidade de oxigénio molecular necessária à
estabilização da matéria orgânica carbonácea decomposta aerobicamente por via biológica.
Portanto, é uma indicação indireta, do carbono orgânico biodegradável.
Ecologicamente o DBO tem grande importância, pois através dela podemos saber quanto de
oxigénio (O2) será consumido num corpo recetor por determinado volume de efluente, seja de
natureza doméstica ou industrial. Entretanto, num despejo real a medida da DQO dificilmente
coincide com a medida da DBO pois, na medida da DQO, geralmente podem estar contidas
Sendo que:
DQOBD: o consumo de oxigénio pelas substâncias biodegradáveis contidas no despejo;
DQONBD: o consumo de oxigénio para a oxidação das substâncias não-biodegradáveis
contidas no despejo.
O método da DQO, embora seja indireto para medição do conteúdo da matéria orgânica no despejo,
é considerado mais adequado para o monitoramento contínuo da qualidade de um despejo ou até
mesmo da avaliação do desempenho de uma unidade de tratamento de efluentes.
Tendo em conta a emissão de efluentes, pode-se considerar que o efeito ecológico da poluição
orgânica é o decréscimo dos teores de oxigênio dissolvido, resultando na Demanda Bioquímica de
Oxigénio (DBO). O consumo de oxigênio dissolvido varia ao longo do tempo, também varia em
diferentes dias. O oxigénio dissolvido (OD) é essencial para os organismos aeróbios. A total
ausência origina as condições anaeróbias, com geração de maus odores. O oxigénio dissolvido é
vital para os organismos aeróbios, além de ser o principal parâmetro de caracterização dos efeitos
da poluição das águas por despejos orgânicos.
Peixes, bem como a maioria da fauna aquática do corpo recetor, dependem do oxigénio dissolvido
na água para o seu ciclo vital - o metabolismo, entretanto, esse é um dos mais relevantes parâmetros
característicos da qualidade de um despejo. Assim, deve ser considerado como um agente poluente
todas as substâncias e/ou condições que, direta ou indiretamente, interfiram com a redução da
concentração do oxigénio dissolvido do corpo recetor.
Onde:
L = DBO remanescente em um tempo t qualquer (mg/l);
L0 = DBO remanescente em t = 0 (mg/l);
K1 = Coeficiente de desoxigenação.
Onde:
y = DBO exercida em um tempo t (mg/l);
L0 = DBO remanescente, em t = 0 (como definida anteriormente), ou DBO exercida (t = ∞).
Também denominada demanda última, pelo facto de representar a DBO total final da estabilização
(mg/l). É importante notar que y = L0 – L.
Exemplo 1: O DBO5 de um esgoto é de 250 mg/l, se k é igual a 0,15, qual o DBO resultante
(remanescente) do esgoto?
Dados:
Lo= 250 ml/l
K= 0,15
A diferença no conteúdo de oxigênio ao início e ao final da análise, por litro de amostra utilizada
constitui a DBO da amostra expressa em mg de O2 L-1.
A oxidação bioquímica é um processo lento e teoricamente leva um tempo infinito para ser
completada. Em um período de 20 dias, ocorre para esgotos sanitários, a oxidação de cerca de 95
a 99% dos compostos e, em um período de 5 dias que é utilizado no teste de DBO, cerca de 60 a
70%. A temperatura de 20°C é mantida na incubadora, pois deve haver uma temperatura de
referência uma vez que influi na velocidade dessas reações.
A reação de DBO é, para fins práticos, formulada de acordo com o modelo cinético de primeira
ordem, podendo ser expressa por:
Onde:
Lt = DBO de primeiro estágio remanescente no tempo t,
K’= a taxa ou constante da velocidade da reação (base e).
Onde:
L0 = DBO total de primeiro estágio, também chamada de DBO “última” ou DBO
carbonácea total. Trabalhando-se na base decimal, temos:
Onde:
K é a constante da velocidade da reação, referida à base 10. Para se estabelecer a relação
entre k´ e k pode ser utilizado:
Mas, em geral, necessita-se trabalhar com valores da DBO removida e não remanescente, uma vez
que os resultados das análises laboratoriais se referem a dados de DBO removida, porque o que se
mede é consumo de oxigénio, que se relaciona com a matéria orgânica já oxidada ou removida. A
DBO remanescente, Lt, e a DBO removida, y, conforme ilustrado:
Pode-se observar que a DBO removida y, em cada instante, é igual a DBO de primeiro estágio L0,
subtraída da DBO remanescente, Lt, ou:
y = L0 – Lt.
Por exemplo, determinar a DBO de um dia e a DBO final de primeiro estágio para um esgoto cuja
DBO5 a 20°C é 200 mg/L. A constante da reação, k` é igual a 0,23d-1.
y5 = L0 (1 - e-5k’)
200 = L0 (1 - e-5x0,23) ⇒ L0 = 293 mg/l
y1 = 293 (1 - e-0,23x1) ⇒ y1 = 60 mg/l
As principais causas que se podem considerar como fatores que influenciam a constante k são:
1. A natureza da matéria orgânica;
2. A habilidade dos microrganismos para utilizar essa matéria orgânica.
Para esgoto doméstico, um valor típico de k é 0,1 d-1 (base 10, 20°C). O valor de k varia com o
tipo de despejo, compreendendo valores de 0,05 à 0,3d-1 ou mais. Para o mesmo valor da DBO
final, o oxigénio consumido deverá variar com o tempo e com valores diferentes de k.
Gráfico 1.4: Efeito da constante de reação k na DBO (para um dado valor de L0)
É causadora do principal problema de poluição das águas. Pode ser classificada quanto à forma e
tamanho:
Em suspensão (particulada);
Dissolvida (solúvel).
Podem também ter apenas acelerada a oxigenação do conteúdo do tanque, através de aeração
artificial, sem recirculação de biomassa, como é o caso das lagoas aeradas mecanicamente.
Também, podem ser totalmente naturais, como é o caso das lagoas de estabilização fotossintéticas.
Os processos anaeróbios recorrem ao uso de microrganismos que apresentam o mecanismo da
Por exemplo a oxidação da glicose a dióxido de carbono e água requer 192 gramas de
oxigénio por mole de glicose (180 gramas/mol) ou 1.065 mg de oxigénio por miligrama de
glicose segundo a estequiometria da equação:
Assim uma solução de glicose de 300 mg L-1 tem uma Demanda Teórica de Oxigénio de
320 mg L-1, se ter em conta determinação de DBO com períodos de incubação de 20 dias
significa que valores de L0, nesse intervalo de 250 à 285 mg L-1.
Alguns efluentes industriais necessitam ser pré-tratados por processos físico-químicos para a
remoção de componentes tóxicos (metais pesados, óleos e graxas, solventes orgânicos, etc.), antes
de serem submetidos ao tratamento biológico.
O método do Rhame para determinar k, ou método dos dois pontos de Rhame, se apoia na relação
entre os valores da DBO para dois tempos determinados. O segundo tempo é o dobro do primeiro.
Com o método do Rhame podem calculá-la DBO última e a constante desoxigenação:
A partir da importância que existe, na hora de caracterizar uma água residual, do conhecimento da
relação entre a DBO cinco dias, DBO última e a constante de velocidade, k, foram propostos muitos
métodos para o cálculo de k.
Temperatura; e da
Presença de substâncias inibidoras.
É importante frisar que os efluentes tratados possuem valores menores para K1, pelo facto da maior
parte da M.O. mais facilmente degradável já ter sido removida.
Onde:
L = concentração de DBO remanescente (mg/L)
t = tempo (dia)
K1 = coeficiente de desoxigenação (dia-1)
Onde:
Lo = DBO remanescente inicial (mg/L)
Origem K1 (dia-1)
Onde:
É definida como a quantidade de oxigénio dissolvido necessária para oxidação bioquímica das
substâncias orgânicas presentes na água, ou seja, é a quantidade de O2 requerida pelas bactérias
para estabilizar a matéria orgânica decomponível (biodegradável).
Ela é também expressa em p.p.m (mg/L) e, corresponde a um valor calculado, pois, a DTO só pode
ser efetivamente determinada se conhecermos a composição química completa (quali-
quantitativamente) de todos os constituintes oxidáveis contidos no despejo.
Qualquer composto orgânico teoricamente pode ser oxidado até a obtenção final de
produtos estáveis como H2O, CO2, NH3 e SO42- ;
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A matéria orgânica de origem animal ou vegetal presente nos despejos é geralmente uma
combinação de Carbono, Oxigénio, Hidrogénio e Nitrogénio. Os principais grupos destes
compostos que estão presentes nos despejos são carbohidratos, proteínas, gorduras e os produtos
de sua decomposição. Se forem conhecidas as fórmulas químicas dos compostos orgânicos
presentes nos despejos, também podem ser determinada a demanda teórica de oxigénio, bastando
escrever e balancear as equações que representam as reações químicas de decomposição, conforme
ilustrado no exemplo a seguir:
Note que a DTO é a soma do oxigénio necessário para satisfazer aos dois estágios.
Solução:
Logo: DTO é igual a [3/2 + (3/2 + ½)] mol O2/mol glicina, ou 3,5 mol O2/mol glicina ou
ainda 112g O2/mol.
A DQO é sempre maior que a DBO, devido a oxidação química decompor matéria orgânica não
biodegradável. A principal vantagem deste teste é o curto tempo exigido para seu desenvolvimento
(cerca de 3 horas). Como se sabe, a Demanda Teórica de Oxigénio corresponde à quantidade
estequiométrica de oxigénio necessária para oxidar completamente um dado composto. Ela é
também expressa em p.p.m (mg/L) e, corresponde a um valor calculado, pois a DTO é efetivamente
determinada se conhecermos a composição química completa (quali-quantitativamente) de todos
os constituintes oxidáveis contidos no despejo.
Considerando uma solução de glicose pura com 1000 mg/L. Qual a DTO desta solução?
Afinal pode-se concluir que mesmo a glicose, quando lançada num corpo recetor, se configura
como um poluente, pois ela será degradada por ação biológica - servirá como substrato para os
microrganismos aeróbios-anaeróbios-facultativos, naturalmente existentes no corpo recetor. Nessa
atividade metabólica do substrato, os microrganismos vão retirar 1067 mg de oxigénio dissolvido
das águas do corpo recetor para cada 1000 mg de substrato.
Como exemplo, quando se refere que o ácido láctico (C3H6O3) tem uma DQO de 10000 p.p.m,
significa que, nas condições de realização do teste, cada litro de ácido láctico consome 10000 mg
de oxigénio-cedido pelo agente oxidante para que as substâncias constituintes do ácido láctico
(C3H6O3) sejam quimicamente oxidadas.
Portanto, considera-se como carbono orgânico total (COT) a diferença entre o carbono total e o
inorgânico. A análise de carbono orgânico total é aplicável especialmente para a determinação de
pequenas concentrações de matéria orgânica. O teste é desenvolvido colocando-se uma quantidade
conhecida de amostra em um forno a alta temperatura. O carbono orgânico é oxidado em CO2 na
presença de um catalisador.
Por outro lado, a DQO e a DBO fornecem resultados importantes, mas não muito confiáveis sob o
ponto de vista da concentração do carbono dissolvido. Já as análises de COT são excelentes para
determinar a concentração de matéria orgânica em solução. A relação DQO/COT fornece dados
muito importantes a respeito da natureza de um efluente, ou seja, esta relação pode variar muito de
acordo com o tipo de efluente.
Para esgoto doméstico, uma relação de 2,3 é esperada, enquanto para efluentes industriais já foi
observada uma relação de até 20. Quanto maior a relação DQO/COT, maior a fracção inorgânica
no efluente, que é oxidável por dicromato em meio ácido (um efluente que contém altas
concentrações de sulfetos, polisulfetos, sulfonatos, cloretos, amónia, etc.).
A análise não reflete o estado de oxidação da matéria orgânica. Por exemplo: possuem diferentes
DQO (CQO):
Etanol = 96 g/mol
Acido acético = 64 g/mol, mas entretanto, o mesmo COT que é 24g/mol.
Pode-se estabelecer relações empíricas entre DBO, DQO e COT. A relação DQO/COT pode variar
entre 0 (zero) para substâncias resistentes ao dicromato a 5.33 para o metano ou um valor
ligeiramente superior quando estão presentes agentes inorgânicos redutores.
Uma porção da DQO de alguns efluentes industriais é atribuída a oxidação pelo dicromato de
compostos inorgânicos oxidáveis. A análise de COT não inclui a oxidação destes compostos CBO
e a CQO não incluem muitos compostos orgânicos que são parcial ou totalmente resistentes a
oxidação bioquímica ou pelo dicromato. No entanto, estes compostos são quantificados na análise
de TOC.
O teste CBO é suscetível a variáveis tais como: aclimatação do inoculo, diluição, temperatura, pH
e substâncias tóxicas. O COT e a CQO são independentes dessas variáveis.
O limite de 10 mg/l de nitratos é imposto em águas de consumo para evitar tal distúrbio.
O método de Kjeldahl baseia-se na digestão da amostra de efluente por aquecimento (à 37) com
ácido sulfúrico concentrado e na presença de um catalisador (exemplo: Selénio). Esta etapa,
designada por digestão, é responsável pela redução do azoto orgânico a amónio, o qual é retido em
solução, na formação de sulfato de amónio (figura a).
Após a mineralização (digestao), o amonio é deslocado por uma base forte em excesso (exemplo:
NaOH, figura b).
A solução resultante, contendo NH3, é destilada com vapor, que arrasta consigo NH3, sendo este
recolhido numa solução de ácido bórico.
O borato desta solucao acida é titulada com ácido sulfúrico, para quantificar a quantidade de
amónio presente (1 mol de amónio para 1 mol de borato, ou 1 mol de H+, ou, ainda, ½ mol de
H2SO4) até alteração de côr de rosa para cinzento (figura c).
Os ortofosfatos presente numa amostra de efluentes podem ser determinados directamente através
da adição de molibdado de amónio, que forma um complexo colorido com fosfato passível de
quantificação por espectrofotometria. A determinação de fosfato orgânico e polifosfatos requer um
passo prévio de digestão ácida para sua conversão em ortofosfatos.
Em função da sua origem há dois grandes tipos de águas residuais: as domésticas e as industriais.
As águas residuais domésticas são geralmente resultantes da atividade habitacional podendo ser
águas fecais ou negras e saponáceas.
Finalmente, deve ainda considerar-se as resultantes da mistura de águas residuais domésticas com
industriais e/ou pluviais - as águas residuais urbanas. Entretanto, é nosso objectivo nesta
abordagem destacar os efluentes líquidos domésticos (urbanos) e industriais.
É toda água residual gerada pelas actividades e necessidades humanas em uma residência
e que fluem através da rede de esgoto.
Os valores típicos da contribuição per capita diária dos residuais municipais são:
0,5 m3 hab-1;
104 g hab-1 do DBO e;
90,7 g hab-1 no conteúdo de sólidos suspensos.
São usadas para determinar as principais características médias de efluentes domésticos: altos
teores de sólidos totais; altos teores de nutrientes e matéria orgânica; altos números de bactérias
do grupo coliformes; elevada DBO, entre outros.
Portanto, deve-se utilizar um procedimento de amostragem que responda com maior grau possível
à realidade, ou seja, as determinações realizadas devem ser representativas para tal estas devem ser
proporcionais ao fluxo.
Para chegar a dispor de amostras integradas ou compostas, requer-se que cada uma das tomadas
pontuais que constituirão a composta, seja obtida tendo em conta o fluxo médio de água residual.
Por outro lado, como o existente um instante em que se toma a amostra, entretanto, o fluxo médio
deve ser calculado previamente.
Para ter um conhecimento real das características de uma água residual não basta conhecer a
magnitude, em termos de concentração dos parâmetros indicadores selecionados. Embora o
conhecimento das concentrações pode ser útil em determinadas circunstâncias, uma maior
informação se obtém do conhecimento do fluxo maciço (kgd-1).
Médio: quando as características da água residual são tais que obrigam o seu tratamento,
os dados que contribui para a sua caracterização são uma parte imprescindível para o
desenho da instalação de tratamento.
Para o caso particular dos residuais industriais líquidos (RIL), o procedimento para conhecer o
balanço material e de fluxo de todos os processos da indústria que utilizam água e produzem
residuais, assim como da indústria em seu conjunto, pode resultar imprescindível. O resultado da
caracterização deve brindar informação a respeito da potencial acção poluente de cada corrente,
bem como sobre as alternativas de tratamento e de seu re-uso.
O volume de amostra obtido deverá ser suficiente para realizar todas as análises requeridas e
também para repetir qualquer análise duvidosa. O valor mais baixo é para despejos concentrados.
Cada amostra deve ser rotulada com cartão de identificação, contendo as seguintes informações:
Designação ou locação de coleta de amostra;
Data e tempo de coleta;
Indicação da amostra composta ou fortuita com tempo apropriado e informação de volume;
Notação da informação que pode variar, antes que as análises de laboratório sejam feitas,
devendo incluir temperatura, pH e aspeto.
Para estimar o volume de amostra a extrair em cada momento, pode utilizá-la expressão:
Onde:
Para analisar o diagrama do fluxo é necessárias tomar algumas precauções no manuseio das
amostras:
1. A amostra deve ser coletada onde o fluxo de despejo seja bem misturado (no medidor
Parshall ou em qualquer ponto onde haja turbulência). Devem ser evitados locais situados
a montante de vertedores devido a sedimentação de sólidos.
2. As amostras deverão ser tomadas no centro do canal onde a velocidade é mais alta e a
sedimentação de sólidos é mínima.
3. No caso de análises de gases dissolvidos ou substâncias voláteis não deverá ser introduzido
ar para provocar turbulência no despejo, prática normalmente adotada para evitar
sedimentação.
4. Cuidados especiais deverão ser tomados no caso de análises de líquidos não miscíveis
como, por exemplo, mistura de óleo e água. Em locais onde o óleo flutua, é simples obter
uma amostra do óleo para análise, porém, é difícil determinar a quantidade de óleo flutuante
por dia.
Um método comumente utilizado para estimar o volume total, é conduzir o despejo a um recipiente.
Após separar os dois fluidos, é possível medir a espessura da camada de Óleo e assim medir o
volume presente.
Em processo batch a formação de amostra composta pode induzir a resultados erróneos, a menos
que a amostragem seja feita com frequência muito grande, possivelmente contínua, ou o fluxo seja
alisado por técnica de equalização. As amostras poderão se coletadas de maneira fortuita ou
compacta, manual ou automaticamente.
É o que ocorre, por exemplo, com uma possível variação de pH. Uma amostra composta pode ter
o pH neutro, enquanto as parcelas que a constituíram podem apresentar uma larga faixa de variação
de pH. Um exemplo típico é o caso dos curtumes onde, pela manhã, o pH apresenta-se alto (em
torno de 13) e à tarde cai para cerca de 4,5.
Amostras fortuitas são também necessárias no caso de se analisarem gases dissolvidos, cloro
residual, sulfatos solúveis, temperatura e pH.
Por exemplo, para cada quatro litros por minuto de vazão ao longo do tempo da
amostragem, l ml é adicionado na amostra composta.
A amostragem bacteriológica deve ser obtida em garrafas de boca larga com uma capacidade de,
no mínimo, 300 ml e equipadas com rolha de vidro. As garrafas deverão ser esterilizadas. Um meio
para assegurar estas exigências seria o aquecimento em forno por duas horas a 170°C.
As garrafas não devem estar completamente cheias para que a mistura possa ser agitada antes das
análises. Durante a amostragem, a boca da garrafa deverá ser colocada na direção da corrente e a
rolha deve ser protegida de contaminação.
As amostras deverão ser analisadas tão logo seja possível após a coleta, dado que certos produtos
químicos sofrem modificações com o passar do tempo, tais como:
As características das amostras podem ser modificadas, também, pela atividade microbiológica:
As células podem aumentar a DBO ou DQO;
A produtividade de células pode modificar a DBO e DQO;
O conteúdo de nitrogénio e fósforo orgânico pode ser alterado.
As amostras compostas precisam ser preservadas de tal modo que as características a serem
medidas não se alterem em quantidade e qualidade. Métodos especiais de coletas são algumas vezes
necessários para evitar estas alterações.
Por exemplo, deve-se eliminar o ar dos recipientes quando se analisam: O2, CO2, NH3,
H2S, cloro livre, pH, dureza, SO2, NH4, Fe, acidez e alcalinidade.
Na prática, isto significa que o ar não deve entrar nas garrafas e que as mesmas devem ser
completamente cheias. O pH será sempre determinado imediatamente depois que a amostra tenha
sido coletada e o conteúdo de oxigénio deve ser determinado no local ou ser fixado com sulfato de
manganês e iodeto de potássio como no método Winkler.
Preservativos que não influenciem as análises devem ser adicionados imediatamente após a tomada
de amostra.
Depois de obter os resultados das amostras faz-se as análises dos efluentes, portanto, pode-se passar
à interpretação global dos mesmos.
Como se sabe, a matéria orgânica é medida, por tentativas, através dos seguintes testes:
Sólidos voláteis (g de matéria volátil por litro de despejo);
DBO (g de oxigénio dissolvido gastos na oxidação de 1 litro de despejo);
DQO (g de oxigénio gastos na oxidação de 1 litro de despejo);
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Estabilidade relativa;
Demanda de cloro (g de cloro por litro de despejo).
A DQO é pouco maior que a DBO (DQO/ DBO <2) - Se possível DBO20, se não DBO5
No caso em que os valores da DBO e da DQO estejam próximos, tem-se uma alta possibilidade de
que o despejo seja de características tais que permita o seu tratamento em unidades convencionais
(fossas sépticas, filtros biológicos, lodos ativados convencionais, valas e células de aeração,
lagoas). Parte-se, da premissa, confirmada pela baixa relação, de que praticamente toda a matéria
orgânica seja biodegradável e que sua remoção seja o objectivo do tratamento.
Não existe maneira ideal de fixar um quociente único, fixo. O número 2 é simplesmente orientador.
Serviriam como confirmação da premissa da biodegradabilidade, a ocorrência de algumas das
seguintes situações:
O despejo bruto, depois de deixado envelhecer, deverá ficar com o seu pH reduzido
(despejo já tenha microrganismos capazes de iniciar a degradação);
O OD, se inicialmente existente, deverá diminuir, podendo até desaparecer;
Para a situação em questão, o fato da matéria orgânica estar solúvel ou em suspensão, é
secundário para todos os tipos de tratamento biológico (com excepção da estabilização
por contacto que é mais adequada para o caso da matéria orgânica estar em suspensão).
Para se saber se a matéria orgânica está em solução ou em suspensão poder-se-ia fazer o teste da
DBO da amostra bruta e da amostra decantada (por exemplo 2 horas) ou verificar-se a matéria
volátil (SV) está em sua maior parte, na forma de SS ou SO ou seja, a relação entre SSV e SDV.
A DQO é sensivelmente maior que a DBO ( DQO/DBO > 2)
A situação mostrada pela análise, indica a presença, nos despejos, de grande quantidade de matéria
orgânica não atacável biologicamente.
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1ª Alternativa
Se a matéria orgânica não atacável biologicamente não tiver maior importância sanitária (celulose,
por exemplo) e houver interesse (quase sempre há) de remover a parte biodegradável, então pode-
se pensar em usar os tratamentos convencionais de esgotos sanitários.
O efluente do tratamento terá baixa DBO e a DQO será reduzida apenas parcialmente no que
corresponde a sua parte biodegradável. Parte da matéria orgânica não-biodegradável e que esteja
em suspensão, poderá ser também removida pela floculação que naturalmente ocorre nos
tratamentos biológicos.
2ª Alternativa
Se a matéria orgânica não biodegradável de um despejo for um dos óbices, a sua disposição, pouca
coisa poderá ser feita com tratamentos biológicos. Ter-se-á que partir para tratamentos físicos ou
químicos específicos e não obrigatoriamente utilizados nas estações de tratamento convencionais
de esgotos sanitários.
DQO/DBO efluente do
tratamento
DQO/DBO 2
2ª Alternativa Decantação simples, flotacao
A parte não 1ª Hipótese Decantação com alteração do pH
biodegradável SSV / SV> Decantação com auxílio de
é também 0,8 floculantes (precipitação
causadora da química) flotacao, etc.
poluição 2ª Hipótese Absorção em leitos de carvão
SDV / SV> activado
0,8 Oxidação química
Combustão, etc
Fonte: Adaptado de MEDEIROS, 2013.
Para alta variabilidade, as amostras individuais para composição seriam coletadas com uma
frequência de 3 minutos até 1 hora. O tempo máximo para a composição de uma amostra
composta é controlado pela capacidade de armazenar a amostra individual
convenientemente. Porém não deverá ser superior a 24 horas.