Tratamento de águas e esgoto

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Tratamento de águas e esgotos
Profª JOSIANE OLIVEIRA
24/08/2017
Josiane.oliveira@fpb.edu.br
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OBJETIVOS
• Parâmetros Físicos
• Parâmetros Químicos 
• Parâmetros biológicos
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Práticas no laboratório
1- Tratamento físico-químico de efluentes.
‒ Laboratório (segurança)
Análises 
DBO, DQO, Alcalinidade, nitrato, nitrito, 
condutividade, sólidos sedimentáveis, cor, 
acidez, oxigênio dissolvido, consumido, pH, 
sulfato, turbidez, entre outras.
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• Mistura rápida e coagulação
• Floculação
• Decantação 
• Filtração
• Cloração
• Fluoretação
Testes realizados durantes as etapas de 
tratamento de água
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Fornecem indicações preliminares importantes 
para a caracterização da qualidade química da 
água 
• Cor; 
• Turbidez; 
• Sabor e odor; 
• Temperatura; 
• Sólidos em suas diversas frações. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Os principais parâmetros químicos: 
• pH; 
• Acidez; 
• Alcalinidade; 
• Dureza; 
• Fe e Mn; 
• Cloretos 
• Nitrogênio e Fósforo 
• Oxigênio dissolvido 
• Matéria Orgânica 
• Micropoluentes inorgânicos. 
• Micropoluentes orgânicos 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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• Microrganismos patogênicos 
• Coliformes Totais 
• Coliformes Fecais (Termotolerantes) 
• Escherichia coli - constituí na espécie dominante de coliformes 
fecais . 
• Streptococos fecais - Streptococos faecalis - homem; 
Streptococos bovis - gado bovino; Streptococos equinus -
equinos 
• Testes de Biotoxidade
• Comunidade Fitoplanctônica
• Algas tóxicas e cianotoxinas
Parâmetros de Qualidade da água:
Biológicos 
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Cor
Responsável pela coloração da água.
• Importância: Natural – não representa risco a 
saúde, Industrial – pode ou não apresentar 
toxidade 
• Utilização: caracterização de águas de 
abastecimento bruta e tratada 
• Unidade: uC (unidade de cor) ou uH (unidade 
Hazen = mg Pt-Co/L) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Cor
Deve-se distinguir entre cor aparente e cor 
verdadeira. No valor da cor aparente pode estar 
incluída uma parcela devida a turbidez da água. 
Quando esta é removida por centrifugação, 
obtém-se a cor verdadeira.
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Cor
Para tratamento e abastecimento público de água: 
(a) águas com cor acima de 15 uC, podem ser detectadas em um 
corpo d’água pela maioria dos consumidores; 
(b) cor na água bruta: valores < a 5 uC, geralmente dispensam 
coagulação química, valores > 25 uC usualmente requerem a 
coagulação seguida de filtração;
(c) águas com cor elevada implicam em um mais delicado 
cuidado operacional do tratamento e (d) ver padrão de 
Potabilidade = 15 uC. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Cor
Métodos de Análise 
• Colorímetros (filtros) 
• Espectrofotômetros (monocromador) 
• Comparação visual (Pt-Co) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Turbidez
• Conceito: representa o grau de interferência com a 
passagem da luz, através da água (aparência turva) 
• Utilização: caracterização de águas de 
abastecimento bruta e tratada e controle 
operacional da ETA 
• Unidade: uT (unidade de turbidez) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Turbidez
Interpretação dos Resultados 
Para tratamento e abastecimento público de água: 
• (a) águas com turbidez = 10 uT (ligeira nebulosidade), com 
turbidez = 500 uT (praticamente opaca); 
• (b) Água bruta com turbidez < 20 uT (filtração lenta, sem 
coagulação), valores > 50 uT (requer coagulação ou pré-
filtro grosseiro); 
• (c) Padrão de potabilidade – variável em função da origem 
da água e do tipo de tratamento. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sabor e odor
O sabor é a interação entre o gosto (salgado, 
doce, azedo e amargo) e o odor (sensação 
olfativa) 
• Importância: A princípio não representa riscos 
à saúde, é a maior causa de reclamação dos 
consumidores. Valores elevados podem 
indicar presença de substâncias perigosas
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Temperatura
Medição da intensidade de calor 
Origem Natural: calor por radiação, condução e convecção 
(atmosfera e solo) 
• Importância: (a) > Temperatura > taxa das reações; (b) > 
Temperatura diminui a solubilidade dos gases (ex.: OD); 
• (c) > Temperatura > taxa de transferência dos gases 
(pode gerar mau cheiro) 
• Utilização: caracterização de corpos d’água e águas 
residuárias brutas 
• Unidade: oC
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Temperatura
Interpretação dos Resultados 
• Para corpos d’água: 
• A temperatura deve ser analisada em conjunto com 
outros parâmetros, tais com oxigênio dissolvido. 
• Para tratamento de águas residuárias: (a) A 
temperatura deve proporcionar condições para as 
reações bioquímicas de remoção de poluentes. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sólidos em suas diversas frações. 
Sólidos nas águas correspondem a toda matéria 
que permanece como resíduo, após evaporação, 
secagem ou calcinação da amostra a uma 
temperatura pré-estabelecida durante um 
tempo fixado. Em linhas gerais, as operações de 
secagem, calcinação e filtração são as que 
definem as diversas frações de sólidos presentes 
na água (sólidos totais, em suspensão, 
dissolvidos, fixos e voláteis). 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sólidos em suas diversas frações. 
Frações dos sólidos: 
a) Sólidos Totais (ST): Resíduo que resta na 
cápsula após a evaporação em banho-maria de 
uma porção de amostra e sua posterior secagem 
em estufa a 103-105°C até peso constante. 
Também denominado resíduo total. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sólidos em suas diversas frações. 
Frações dos sólidos: 
b) Sólidos em suspensão (ou sólidos suspensos) 
(SS): É a porção dos sólidos totais que fica retida 
em um filtro que propicia a retenção de 
partículas de diâmetro maior ou igual a 1,2 μm. 
Também denominado resíduo não filtrável 
(RNF). 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sólidos em suas diversas frações. 
Frações dos sólidos: 
c) Sólidos Voláteis (SV): é a porção dos sólidos 
(sólidos totais, suspensos ou dissolvidos) que se 
perde após a ignição ou calcinação da amostra a 
550-600°C, durante uma hora para sólidos totais 
ou dissolvidos voláteis ou 15 minutos para 
sólidos em suspensão voláteis, em forno mufla. 
Também denominado resíduo volátil. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sólidos em suas diversas frações. 
Frações dos sólidos: 
d) Sólidos Fixos (SF): É a porção dos sólidos 
(totais, suspensos ou dissolvidos) que resta após 
a ignição ou calcinação a 550-600°C após uma 
hora (para sólidos totais ou dissolvidos fixos) ou 
15 minutos (para sólidos em suspensão fixos) 
em forno mufla. Também denominado resíduo 
fixo. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Sólidos em suas diversas frações. 
Frações dos sólidos: 
e) Sólidos Sedimentáveis (SSed): É a porção dos 
sólidos em suspensão que se sedimenta sob a ação 
da gravidade durante um período de uma hora, a 
partir de um litro de amostra mantida em repouso 
em um cone Imhoff. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
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Parâmetros de Qualidade da água:
Físicos
Sólidos em suas diversas frações. 
Importância: 
As determinações dos níveis de concentração 
resultam em um quadro geral da distribuição das 
partículas com relação ao tamanho (sólidosem 
suspensão e dissolvidos) e com relação à natureza 
(fixos ou minerais e voláteis ou orgânicos). Este 
quadro não é definitivo para se entender o 
comportamento da água em questão, mas 
constitui-se em uma informação preliminar 
importante. 
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pH
pH = - log [H+] faixa 0 a 14 
Importância: (a) não tem implicação em termos de 
saúde pública (exceção para valores extremos); 
(b) É importante em diversas etapas do tratamento 
(coagulação, desinfecção, controle da corrosividade, 
remoção da dureza); 
(c) pH baixo: potencial corrosivo (agressividade nas 
tubulações);
(d) pH alto: possibilidade de incrustação nas tubulações 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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pH
Utilização: caracterização águas abastecimento
brutas e tratadas, de águas residuárias brutas,
controle da operação da ETA (coagulação e
incrustação/corrosividade) e controle da
operação da ETE (digestão anaeróbica)
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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pH
Interpretação dos Resultados 
Para tratamento e abastecimento público de 
água: 
(a) ≠ pHs ≠ faixas de atuação ótima de coagulantes; 
(b) (b) frequentemente o pH precisa ser corrigido 
(antes e depois) da adição dos químicos;
(c) (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de 
compostos químicos 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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pH
Interpretação dos Resultados 
• Para tratamento de águas residuárias: 
(a) Valores de pH afastados de 7 (neutro), 
tendem a afetar as taxas de crescimento dos 
microrganismos;
(b) (b) a variação do pH afeta o equilíbrio de 
compostos químicos;
(c) (c) valores de pH elevados possibilita 
precipitação de metais; 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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pH
Interpretação dos Resultados 
• Para corpos d’água: 
• (a) Valores de pH elevados podem estar 
associados à proliferação de algas; 
• (b) valores elevados ou baixos podem indicar 
presença de efluentes industrias;
• (c) a variação do pH afeta o equilíbrio de 
compostos químicos 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Alcalinidade
capacidade da água em resistir às mudanças de
pH causadas pelos ácidos fortes, devido à
presença de bases fortes, fracas e sais que
apresentam caráter básico (bicarbonatos –
HCO3
-, carbonatos – CO3
-, e os hidróxidos (OH-).
Capacidade de resistir as mudanças de pH –
capacidade tampão
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Alcalinidade
Importância: 
• (a) Água potável: Não tem significado sanitário, 
mas em elevadas concentrações confere um 
gosto amargo para a água; 
• (b) Tratamento de água: relacionada com a 
coagulação, redução de dureza e prevenção da 
corrosão em tubulações 
• (c) Tratamento esgoto: a redução do pH pode 
afetar os microrganismos
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Alcalinidade
• Utilização mais frequente: Caracterização de 
águas de abastecimento brutas e tratadas. 
Controle da operação de estações de TA 
(coagulação e grau de incrustabilidade e 
corrosividade) Unidade: mg/L de CaCO3
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Alcalinidade
Interpretação dos Resultados: 
• Em termos de tratamento e abastecimento público de água: 
• - a alcalinidade, o pH e o teor de CO2 estão inter-relacionados 
• - pH > 9,4: hidróxidos e carbonatos 
• - pH entre 8,3 e 9,4: carbonatos e bicarbonatos 
• - pH entre 4,4 e 8,3: apenas bicarbonatos 
• Em termos de Tratamento de Águas Residuárias: 
• - Pode afetar a taxa de crescimento dos microrganismos 
responsáveis pela oxidação.
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Dureza
Concentração de cátions multimetálicos em 
solução. Os cátions mais frequentemente 
associados à dureza são Ca2+ e Mg2+. Em 
condições de supersaturação, os cátions reagem 
com ânions da água, formando precipitados. 
Pode ser dureza carbonatada (HCO3
- e CO3
2-) e 
dureza não carbonatada (outros ânions, como 
Cl- e SO4
2-)
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Dureza
Importância: 
(a) Não há evidências de que a dureza cause 
problemas sanitários; 
(b) Pode ter efeito laxativo; 
(c) Reduz formação de espuma (maior consumo 
de sabão) 
(d) Incrustações nas tubulações de água quente, 
caldeiras e aquecedores 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Dureza 
Interpretação dos Resultados: 
Em termos de tratamento e abastecimento público de 
água: 
• Dureza < 50 mg/L CaCO3: água mole 
• Dureza entre 50 e 150 mg/L CaCO3: dureza 
moderada 
• Dureza entre 150 e 300 mg/L CaCO3: água dura 
• Dureza > 300 mg/L CaCO3: água muito dura 
• Padrão de Potabilidade (≤ 500 mg/L)
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Fe e Mn
presentes nas formas insolúveis (Fe3+ e Mn4+) 
numa grande quantidade de tipos de solos. Na 
ausência de OD (água subterrâneas e fundo 
lagos) se apresentam na forma solúvel reduzida 
(Fe2+ e Mn2+). Caso a forma reduzida seja 
exposta ao ar atmosférico, o Fe e Mn voltam a 
forma insolúvel, precipitando, causando cor na 
água e manchando roupas na lavagem.
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Fe e Mn
Importância: 
(a) Tem pouco significado sanitário nas 
concentrações usualmente encontradas nas 
águas naturais; 
(b) Em pequenas concentrações causam problemas 
de cor na água; 
(c) Em certas concentrações podem causar sabor e 
odor (mas, nessas concentrações, o consumidor já 
teria rejeitado a água, devido à cor) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Fe e Mn 
• Interpretação dos Resultados: 
• Em termos de tratamento e abastecimento 
público de água: 
• - Ver padrão de potabilidade (= 0,3 mg/L Ferro e 
0,1 mg/L Manganês) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Cloretos
Todas as águas naturais, em maior ou menor 
escala, contêm íons resultantes da dissolução de 
minerais. Os cloretos (Cl-) são advindos da 
dissolução de sais (ex.: cloreto de sódio) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Cloretos
Todas as águas naturais, em maior ou menor 
escala, contêm íons resultantes da dissolução de 
minerais. Os cloretos (Cl-) são advindos da 
dissolução de sais (ex.: cloreto de sódio) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Cloretos
Interpretação dos Resultados: 
• Em termos de tratamento e abastecimento 
público de água: 
• - Ver padrão de potabilidade (= 250 mg/L) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Nitrogênio
Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, este se alterna 
entre várias formas e estado de oxidação. 
No meio aquático, o nitrogênio pode ser encontrado nas 
seguintes formas: 
(a) nitrogênio molecular (N2), escapando para atmosfera, 
(b) (b) nitrogênio orgânico (dissolvido ou em suspensão), 
(c) amônia (livre NH3 e ionizada NH4+), 
(d) nitrito e (e) nitrato 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Nitrogênio
Importância: 
(a) O nitrogênio na forma de nitrato esta associado a doenças 
(Cianose - bebê azul); 
(b) O nitrogênio é indispensável para crescimento de algas, 
quando em altas concentrações em lagos ou represas pode 
causar a eutrofização; 
(c) Nos processos bioquímicos NH3 →NO2
- → NO3
- ocorre 
consumo de OD (pode alterar a vida aquática) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Nitrogênio
Interpretação dos Resultados: 
• Em termos de tratamento e abastecimento público de 
água: 
• - Ver padrão de potabilidade (= 10 mg/L nitrato e 1 mg/L 
nitrito) 
• Em termos de tratamento de águas residuárias
• - Énecessário um adequado balanço C:N:P no esgoto para 
o desenvolvimento dos microrganismos (cerca de 100:5:1 
em termos de DBO:N:P) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Fósforo
O fósforo na água apresenta-se principalmente nas formas de 
ortofosfato, polifosfato e fósforo orgânico. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Eutrofização
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Oxigênio dissolvido
O O2 dissolvido (OD) é de essencial importância para os 
organismos aeróbios (que vivem na presença de O2). 
Durante a estabilização da MO, as bactérias fazem uso do 
O2 nos processos respiratórios, podendo vir a causar uma 
redução da sua concentração no meio. Dependendo da 
magnitude deste fenômeno, podem vir a morrer diversos 
seres aquáticos, inclusive os peixes. Caso o O2 seja 
totalmente consumido, tem-se as condições anaeróbias 
(ausência de O2), com possível geração de maus odores. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 48
Oxigênio dissolvido
Importância: 
(a) O O2 dissolvido é vital para os seres aquáticos 
aeróbicos; 
(b) O O2 dissolvido é o principal parâmetro de 
caracterização dos efeitos da poluição das águas por 
despejos orgânicos;
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 49
Oxigênio dissolvido
Interpretação dos Resultados: 
• Em termos de tratamento de águas residuárias: 
- É necessário um teor mínimo de OD (>1 mg/L) nos reatores 
dos sistemas aeróbios
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 50
Oxigênio dissolvido
Interpretação dos Resultados: 
• Em termos dos corpos d’água 
- A solubilidade do OD varia com a altitude e a temperatura. Nível 
do mar a 20º C a conc. de saturação = 9,2 mg/L 
- Valores OD >> à saturação: são indicativos da presença de algas 
(fotossíntese, com geração de oxigênio puro); 
- Valores OD << à saturação: são indicativos da presença de MO 
(esgoto) 
- Com OD em torno de 4-5 mg/L morrem os peixes mais exigentes; 
com OD = 2 mg/L praticamente todos estão mortos, com OD = 0 
mg/L (condição anaeróbica)
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Matéria Orgânica
primordial importância, sendo a causadora do principal 
problema de poluição das águas: 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 52
Matéria Orgânica
o consumo de OD pelos microrganismos nos seus processos 
metabólicos de utilização e estabilização da MO. 
Os principais componentes orgânicos são:
as proteínas, os carboidratos, a gordura e os óleos, além da 
uréia, surfactantes, fenóis, pesticidas e outros em menor 
quantidade.
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 53
Matéria Orgânica
A matéria carbonácea (carbono orgânico) divide-se em:
(a) não biodegradável (em suspensão e dissolvida) 
(b) biodegradável (em suspensão e dissolvida).
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
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Matéria Orgânica
Normalmente utiliza-se métodos indiretos para quantificação 
da MO ou do seu potencial poluidor, visto que seria muito 
complexo a determinação de cada um dos seus componentes. 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 55
Matéria Orgânica
• Os parâmetros, Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO e 
Demanda Química de Oxigênio – DQO expressam a 
presença da matéria orgânica. 
• Ambos indicam a magnitude do consumo de oxigênio (em 
mg/L) pelas bactérias na estabilização da matéria orgânica 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 56
Matéria Orgânica
A determinação da DBO, realiza-se a partir da diferença na 
concentração de OD em amostra de água em um período de 
5 dias e temperatura de 20º C (DBO5) 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 57
Matéria Orgânica
A DQO é obtida por titulação química e o resultado sai em 
menos de 3 h, sendo utilizado como parâmetro no 
monitoramento de estação de tratamento de esgoto 
• Se uma amostra de água apresentar DBO de 10 mg/L 
significa que serão necessárias 10 mg de OD para 
estabilizar a MO biodegradável contida em 1 litro de 
amostra, em um período de 5 dias a 20º C 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos
24/08/2017 58
Matéria Orgânica
Interpretação dos Resultados: 
• Em termos de tratamento de águas residuárias: 
- A DBO dos esgotos domésticos esta em torno de 300 mg/L e 
DQO 600 mg/L 
- A DBO e DQO dos esgotos industriais variam amplamente, 
com o tipo de processo industrial 
- A DBO e DQO efluente do tratamento são função do nível e 
do processo de tratamento 
Parâmetros de Qualidade da água:
Químicos