Oxigênio Dissolvido em Águas

Apresentação em tema: "Oxigênio Dissolvido em Águas"— Transcrição da apresentação:

1 Oxigênio Dissolvido em Águas
Fontes de Oxigênio nas Águas Naturais Atmosfera: Diferença de pressão parcial Águas eutrofizadas: Fotossíntese de Algas 2. Importância nos Estudos de Controle de Qualidade das Águas Processos aeróbios de decomposição de matéria orgânica biodegradável em águas naturais e nas ETEs (lodos ativados, lagoas aeradas, filtros biológicos, etc.) Base para estudos de autodepuração (Streeter – Phelps) Padrão de classificação de águas naturais Importante parâmetro na composição de índices de qualidade de águas Tratamento anaeróbio de efluentes: Toxicidade às metanobactérias Base para a análise da demanda bioquímica de oxigênio.

2 Oxigênio Dissolvido 3. Determinação
Método Químico: Método de Winkler modificado pela azida de sódio Método Eletrométrico: Oxímetros

3 Oxímetro

4 Frasco para Determinação de OD/DBO
Determinação de OD – Fase do H2SO4

5

6 Matéria Orgânica em Águas
Evolução Histórica Sólidos Voláteis Demanda Bioquímica de Oxigênio - DBO5,20 Demanda Química de Oxigênio - DQO Carbono Orgânico Total – TOC Relação DBO5,20 / DQO : 1a Condição de Biodegradabilidade

7 Demanda Bioquímica de Oxigênio
1. Conceito: Metabolismo de microrganismos heterotróficos O2 Energia Produtos Finais Metabolismo Endógeno esgoto Matéria Orgânica Resíduo não Biodegradável Síntese Celular N P Energia

8 DBO 2. Importância nos Estudos de Controle da Qualidade das Águas
Base para projeto e controle operacional de ETEs: Projeto: carga de DBO. Operação: Eficiência na remoção de DBO. Base para estudos de autodepuração natural. Padrão de classificação de águas naturais. Parâmetro de índices de qualidade de águas. 3. Determinação da DBO DBO de águas naturais pouco poluídas: Diferença direta entre as concentrações de oxigênio dissolvido na amostra, antes e depois de 5 dias. DBO de águas naturais muito poluídas, esgoto sanitário e efluentes industriais que contêm microrganismos: Técnica das Diluições.

9 DBO c) DBO de efluentes industriais que não contêm microrganismos: Técnica das Diluições e Semeadura Sementes: Aclimatadas e não aclimatadas

10 Frascos para DBO

11 Água de Diluição para DBO

12 Incubadora para DBO

13 Nº Frasco Diluição Vol. frasco (mL) Vol. amostra (mL) O.D. (mg/L) Redução (%) DBO 01 B I 300 -- 7,6 02 F 03 1ª 2 13 04 6,6 05 2ª 4 29 06 5,4 07 3ª 6 7,5 43 160 08 4,3 09 4ª 8 7,4 59 165 10 3,0 11 5ª 72 12 2,1

14 4. Modelo Cinético da Reação de DBO
Conceito de DBO remanescente (potencial) e DBO exercida (removida, consumida, satisfeita) dias Consumo de Oxigênio (mg O2/L) DBO consumida DBO remanescente DBO última ou carbonácea

15 Estágios da Reação de DBO

16 Equações da DBO Remanescente e Removida

17 Modelo Cinético da Reação de DBO
Equação da DBO remanescente Lt = L0.e-k´.t Lt = L0.10-k.t

18 Equação da DBO removida
y = L0 - Lt Como Lt = L0.e-k’.t, podemos escrever: y = L0 - L0.e-k’.t ou y = L0 (1- e-k’.t) que é a equação da DBO removida em função do tempo, base e. Na base 10, temos: y = L0 (1- 10-k.t) 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.

19 Interpretação da constante k

20 Efeito da Temperatura Lei de Van’t Hoff-Arrhenius.
kTC = k20C.(T-20) onde kTC é o valor de k na temperatura TC e  é o coeficiente de temperatura Valores de :  = 1,056, para temperaturas entre 20 e 30C  = 1,135, para temperaturas entre 4 e 20C. Correção de Lo: A DBO5 a 20C de um despejo é igual a 210 mg/L. Qual será a DBO final? Qual será a DBO10? Se o frasco tivesse sido incubado a 30C, qual seria a DBO5? Dado: k’ = 0,23 d-1

21 Obtenção das Constantes da DBO
Método dos Mínimos Quadrados: onde: N = número de dados k’ = -b (base e) L0 = -a/b

22 Exemplo (Metcalf & Eddy, 1991): calcular as constantes da DBO, utilizando o método dos mínimos quadrados, para a seguinte série de dados: t (dias) 2 4 6 8 10 y (mg/L) 11 18 22 24 26 t y y2 y’ yy’ 2 11 121 4,50 49,5 4 18 324 2,75 6 22 484 1,50 33,0 8 24 576 1,00 24,0 y = 75 y2 = 1505 y’ = 9,75 yy’ = 156

23 DBO Resolvendo-se o sistema de equações acima, tem-se:
a = 7,5 e b = -0,271 e, portanto: k´ = -b  k´ = 0,271 d-1 (base e)

24 Demanda Química de Oxigênio - DQO
Conceito: Medida da matéria (orgânica) oxidável pelo dicromato de potássio, K2Cr2O7, em uma reação catalisada. Importância nos estudos de Controle da Qualidade das Águas Relação DBO5 / DQO – condição de biodegradabilidade Controle de reatores anaeróbios para o tratamento de efluentes Determinação Oxidação da Matéria Orgânica pelo Dicromato: CaHbOc + Cr2O H CO2 + H2O + Cr Cr2O72- Ag2SO4,T HgSO4

25 DQO b) Titulação do excesso de dicromato com sulfato ferroso amoniacal,Fe(NH4)2(SO4)2: 6Fe Cr2O H Fe Cr H2O

26 Conjunto Aquecedor Sebbelin – Análise de DQO
DQO: Oxidação com K2Cr2O7

27 Demanda Teórica de Oxigênio
Determinar a demanda teórica de oxigênio para a glicina, aminoácido cuja fórmula química é CH2(NH2)COOH. 1) No primeiro estágio, o carbono é convertido em CO2 e o nitrogênio é convertido em amônia (Demanda Carbonácea) CH2(NH2)COOH + 3/2 O2  NH3 + 2CO2 + H2O 2) No segundo estágio, a amônia é convertida sucessivamente em nitrito e nitrato (Demanda Nitrogenada) NH /2 O HNO2 + H2O HNO /2 O HNO3 A demanda teórica de oxigênio é igual a [3/2 + (3/2 +1/2)] mol O2/mol glicina, ou 3,5 mol O2/mol glicina ou ainda 112g O2/mol.