Poluição Ambiental Matéria Orgânica e

Carga Poluidora

Prof. Dr. Antonio Donizetti G. de Souza UNIFAL-MG Campus Poços de Caldas

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

Oxidação da Matéria Orgânica

Reação Simplificada

Mat. Orgânica + O2 + Bactérias → CO

2 + H

2O + NH

3 + Produtos + Energia

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

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.

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

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

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

DBO

Demanda Bioquímica de Oxigênio

Nitrificação: Consumo de OD por bactérias autotróficas para oxidar a amônia em nitritos e nitratos. - Demanda Nitrogenada da curva de DBO - A 20C, no entanto, a velocidade de reprodução das nitro-bactérias é muito baixa. - Normalmente levam de 6 a 10 dias para atingir uma população significativa - Uso de inibidores de nitrificação ou pré-tratamento da amostra.

DBO

Demanda Bioquímica de Oxigênio

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.

Progressão da DBO ao longo do tempo

Cinética do Processo de Desoxigenação

Em termos de consumo de OD, é importante a quantificação da DBOexercida:

Equações fundamentais do processo:

K1: Constante de Desoxigenação

Parâmetro de grande importância na modelagem do OD Fatores: - Característica da Matéria Orgânica (M.O) - Temperatura - Substâncias inibidoras

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

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.

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.

Resultados: 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

Exercícios: 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 0,12dd-1, 0,16d-1 e 0,20d-1. a) Determine a DBOu de cada amostra. Resultados: 2. a) 554 / 453 / 395

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

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

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

Carga = Concentração x Vazão

Carga Potencial Total (CPT)

Carga Coletada (CC)

Carga Não-Coletada (CNC)

CPT = CC + CNC

Carga de DBO em Lançamentos de Esgoto

Doméstico

Carga = Concentração x Vazão

1.Qual a 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

Carga = Concentração x Vazão

2. Qual contribuição per capita da população em

kgDBO/dia.habitante?

DBO esgoto = 300mg/L

Vazão = 180 L/dia.habitante

Carga de DBO em Lançamentos de Esgoto

Doméstico

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

Caracterização: Despejos Industriais

Efluentes Industriais:

- Estimativa da carga poluidora através da

DBO5,20

- Dados de literatura e experiência de órgãos

ambientais

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

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?

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