Relatório 2 - DBO DQO

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Demanda Química e Bioquímica de Oxigênio 
Bruna Lopes (IC)¹, Igor Valezan (IC)2, Júlia Goedert (IC)3, Manoella Neves Pereira (IC)4, Daiana Cardoso de Oliveira (PS).
brunal190294@gmail.com1, igorvalezan@gmail.com2, julliagoedert@hotmail.com3, nevespmanu@gmail.com4.
Universidade do Sul de Santa Catarina		Data: 11 / 06 / 2018 
Palavras Chave: Acidez, alcalinidade, DQO, DBO. 
Introdução
A poluição de corpos hídricos superficiais é um dos maiores problemas ambientais em todo o mundo, causando efeitos negativos para a saúde ambiental. Este tipo de poluição tem origem principalmente no lançamento de esgotos domésticos e industriais, assim como pode ser causada por detritos do solo que são incorporados à água durante escoamento superficial e por infiltrações naturais de mananciais subjacentes a solos contaminados (LEITE, 2004).
Assim, a poluição orgânica de um curso d’água pode ser avaliada pelo decréscimo da concentração de oxigênio dissolvido e/ou pela concentração de matéria orgânica em termos de concentração de oxigênio necessário para oxidá-la (Valente, 1997).
Desta forma os principais indicadores de poluição orgânica são: Oxigênio dissolvido (OD): indicador da concentração de oxigênio dissolvido na água em mg/L (VALENTE, 1997).
As águas naturais possuem constituição química resultante do grande número de substâncias dissolvidas, cuja natureza e concentração estão cada vez mais relacionadas com as diversas atividades antrópicas, tanto urbanas quanto rurais. Estas substâncias influenciam a caracterização da qualidade da água no pH, alcalinidade e acidez (ANAIS DO SALÃO INTERNACIONAL DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO, 2013).
Os constituintes de acidez na água podem ter origem natural e antropogênica. Os naturais são CO2 absorvidos da atmosfera ou resultantes da decomposição de matéria orgânica e o gás sulfídrico. Já os de origem antropogênica tem como contribuintes os despejos industriais (VON SPERLING, 2005).
Já os principais constituintes da alcalinidade na água são os bicarbonatos (HCO3-), carbonatos (CO32-) e os hidróxidos (OH-). Tendo como origem natural a dissolução de rochas e da reação do CO2 com a água, e origem antropogênica os despejos industriais (VON SPERLING, 2005).
A alcalinidade é uma determinação importante no controle do tratamento de água, estando relacionada com a coagulação, redução de dureza e prevenção da corrosão em tubulações (VON SPERLING, 2005).
Demanda bioquímica de oxigênio (DBO): indicador que determina indiretamente a concentração de matéria orgânica biodegradável através da demanda de oxigênio exercida por microrganismos através da respiração. A DBO é um teste padrão, realizado a uma temperatura constante de 20oC e durante um período de incubação também fixo, 5 dias. É uma medida que procura retratar em laboratório o fenômeno que acontece no corpo d´água. No período de 5 dias a 20oC (DBO5), é consumido cerca de 70% a 80% da matéria orgânica (esgoto doméstico). O esgoto é considerado biodegradável quando a relação DQO/DBO é menor que 5 (VALENTE, 1997).
 Demanda química de oxigênio (DQO): Indicador de matéria orgânica baseado na concentração de oxigênio consumido para oxidar a matéria orgânica, biodegradável ou não, em meio ácido e condições energéticas por ação de um agente químico oxidante forte. Esta técnica apenas estima a concentração de matéria orgânica em termos de oxigênio consumido. A principal vantagem da DQO é a rapidez, pouco mais de duas horas, enquanto que a DBO leva 5 dias (VALENTE, 1997).
Embora a resolução CONAMA 357/05 não faça referência ao parâmetro DQO na classificação dos corpos d’água e nos padrões de lançamento de efluentes líquidos, algumas legislações ambientais estaduais estabelecem limites máximos para este parâmetro em seus padrões de lançamento (AQUINO, 2006).
 A DQO de amostras de águas residuais pode ser determinada pelos métodos titulométrico e colorimétrico. A principal vantagem do método titulométrico é a possibilidade de sua utilização em amostras de elevada turbidez e cor residuais após a digestão com Dicromato. Já o método colorimétrico reside no fato de ele só poder ser usado em amostras que não exibem turbidez ou cor persistente após a digestão da amostra (AQUINO, 2006). 
 Para um processo de oxirredução a substância que se oxida provoca a redução do outro reagente, sendo chamado de agente redutor. O mesmo acontece ao reagente que se reduz e provoca a oxidação de outra substância, sendo chamado de agente oxidante (LENZI et.al., 2004).
 As titulações de oxirredução são aplicadas a uma grande variedade de substâncias orgânicas e inorgânicas e a sua popularidade ultrapassa a das titulações ácido-base. Provavelmente, a diferença mais significativa entre elas é a disponibilidade de muitos titulantes e padrões para a volumetria de oxirredução, cada um com propriedades que os tornam especialmente adequados para uma aplicação (LENZI et.al., 2004). 
 O indicador de oxidação-redução marca a mudança brusca do potencial de oxidação na vizinhança do ponto de equivalência em uma titulação oxidação-redução. O indicador ideal deve ter um potencial de oxidação entre os valores da solução titulada e do titulante e a mudança de cor deve ser nítida e facilmente detectada. Um indicador redox é um composto que tem cores diferentes nas formas oxidada e reduzida (VOGEL et.al., 2002).
O método respirométrico ou simplesmente respirometria é um procedimento em que as medições da velocidade ou taxa de consumo de oxigênio, ou a taxa de geração de subprodutos gasosos, decorrentes da atividade respiratória de uma biomassa ativa, quando as mesmas efetuam a degradação biológica de um substrato orgânico, são efetuadas em meios líquidos ou gasosos e podem ser utilizados dentro dos sistemas fechados ou reatores biológicos (AKUTSU et.al, 2009).
A padronização de uma solução tem por finalidade determinar a concentração real de um soluto em uma solução. Ela é feita por comparação com um padrão primário (BACCAN, 2001).
Tem-se como objetivo analisar a demanda química e bioquímica de oxigênio da amostra coletada no lago localizado no passeio Pedra Branca através do método de volumetria de óxido-redução para DQO e método respiratório para DBO.
Materiais e Métodos 
 Os materiais e reagentes utilizados no experimento estão respectivamente descritos no Tabela 1 e no Tabela 2 representados a seguir.
Tabela 1. Materiais utilizados no experimento
	Materiais
	Capacidade (mL)
	Béquer
	250
	Pipeta volumétrica
	10
	Bureta
	50
	Erlenmeyer
	250
	Balão de fundo chato
	500
	Proveta 
	100
	Sistema de condensador de refluxo
	----
	Chapa de aquecimento
	----
	Conjunto respiratório Oxitop
	----
Tabela 2. Reagentes utilizados no experimento
	Reagentes
	Quantidade
	Hidróxido de potássio lentilha
	----
	Ácido sulfúrico-sulfato de prata
	----
	Indicador ferroin
	Gotas
	Dicromato de potássio 0,25N
	----
	Água deionizada 
	----
	Sulfato ferroso amoniacal 0,25N
	----
	Sulfato de prata P.A.
	----
	Sulfato de mercúrio P.A.
	----
Demanda química de oxigênio (DQO):
Colocou-se 0,4g de sulfato de mercúrio em um balão de fundo chato de 500 mL e introduziu-se 20 mL da amostra de água coletada no lago localizado no passeio Pedra Branca e 10 mL de solução de dicromato de potássio 0,25N. Adicionou-se cuidadosamente 30 mL de ácido sulfúrico-sulfato de prata e algumas pedras de vidro, agitando lentamente até uma mistura completa. Colocou-se então, o balão em sistema de refluxo.
Para realizar o branco, o procedimento foi repetido com 20 mL de água destilada no lugar da amostra coletada.
Os dois procedimentos, amostra e branco, foram refluxados durante um período de 2 horas. Após este período foi lavado o interior do condensador com água destilada para não perder nenhuma propriedade da amostra e foi deixado esfriar. 
Com a amostra e o branco já em temperatura ambiente foi acrescentado algumas gotas do indicador ferroin e titulou-se com solução de sulfato ferroso amoniacal até adquirir uma cor avermelhada. Assim calculou-se a DQO com a seguinte equação: 
 = mg/L de DQO
 onde:a - mL de Fe(NH4)2 (SO4)2 gastos com o branco 
b - mL de Fe(NH4)2 (SO4) gastos com a amostra
c - normalidade da solução de Fe(NH4)2 (SO4) 
Para padronização do sulfato ferroso amoniacal pipetou-se 10 mL da solução padrão de dicromato de potássio 0,25N e inseriu-se em um erlenmeyer de 250mL com 100mL de água deionizada, 30mL de ácido sulfúrico concentrado e agitou-se cuidadosamente. Adicionou-se gotas do indicador ferroin e titulou-se com sulfato ferroso amoniacal 0,25N, até adquirir uma cor avermelhada. Então, calculou-se a normalidade da solução com a equação a seguir: .
Demanda bioquímica de oxigênio (DBO):
Adicionou-se 400mL da amostra coletada em uma garrafa de sistema respiratório Oxitop. Adicionou-se algumas pastilhas de hidróxido de sódio na borracha da tampa e fixou-se o conjunto à garrafa do sistema. Então zerou-se o dispositivo, iniciou-se a agitação magnética do sistema oxitop e deixou-se agindo por 5 dias. Feito isto, calculou-se a DBO com a seguinte equação: . 
 
Resultados e Discussão
Na padronização do sulfato ferroso amoniacal, realizada para determinar a normalidade da solução, foi efetuada uma titulação em triplicata com o Fe(NH4)2 (SO4)2, onde os volumes gastos foram de 16,7mL, 16,8mL e 16,3mL, assim as normalidades calculadas foram de 0,1497, 0,1488 e 0,1534, resultando na média de 0,1506 ± 0,002. 
Na preparação da amostra de água coletada no lago localizado no passeio Pedra Branca foi adicionado 0,4g de sulfato de mercúrio, por que o mercúrio minimiza a interferência causada pelos cloretos, complexando os mesmos. Então, adicionou-se o dicromato de potássio, pois ele é utilizado como agente oxidante da reação, devido a sua capacidade de oxidar grandes variedades de substâncias orgânicas e, após a digestão das amostras, a quantidade de dicromato de potássio não reduzida foi avaliada pelo método titolumetria de óxido-redução. 
Ao adicionar a solução de ácido sulfúrico-sulfato de prata e levar ao sistema de refluxo, possibilita ao dicromato de potássio oxidar completamente a matéria orgânica, pois em solução fortemente ácida e em elevada temperatura, libera materiais voláteis e aqueles formados durante o período de digestão da amostra. Já a prata contida no ácido sulfúrico age como catalisador da reação, conforme norma SABESP NTS 004.
Para a análise de DQO, foi realizado um teste branco para verificar melhor o ponto de viragem da reação, o qual gastou-se 15,8 mL da titulação com a solução de sulfato ferroso amoniacal padronizado. E a amostra que também foi titulada com sulfato ferroso amoniacal, gastou-se o volume de 14,6mL. Com esses valores e com o valor da normalidade calculada para o Fe(NH4)2 (SO4)2, foi determinado o valor de DQO, o qual foi de 72,29 mg/L.
As seguintes reações ocorrem durante a análise de DQO: 
- Oxidação da matéria orgânica pelo dicromato de potássio:
 CHO + cCrO + 8 c H n CO + a + 8c 2 HO + 2 cCr n a b27 + 223+ -2 ¾¾® D 
onde: c = 2 n 3 + a 6 - b 3 
- Titulação do excesso de dicromato pelo sulfato ferroso amoniacal: 
6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ → 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O
- Interferência dos cloretos no teste da DQO: 
6Cl- + Cr2O72- + 14H+ → 3Cl2 + 2Cr3+ + 7H2O
 - Eliminação da interferência dos cloretos: 
Hg2+ + 2Cl- « HgCl2
O sistema respirométrico Oxitop usado para leitura da DBO, foi incubado a uma temperatura de 20±0,5ºC, durante 5 dias. Feito isso, ao retirar o Oxitop da incubadora, observou-se que a leitura de DBO foi de 13,1, multiplicou-se este valor pelo Fator de escala do respirômetro, resultando em 26,2 mg/L de DBO. 
A DQO identifica tanto material inorgânico quanto orgânico, já a DBO identifica exclusivamente material orgânico. Então, quanto mais próximo estiver a DBO do DQO, mais biodegradável será a água. 
Segundo a resolução 430 do CONAMA, a redução da DBO tem que ser de no mínimo 60% entre a água bruta e tratada. Porém, como não foi feita a análise de uma água posteriormente tratada, não tem como se obter alguma conclusão a partir dela. Levando então, para a resolução 357 do CONAMA, que classifica as águas conforme sua DBO. 
As águas doces podem ser classificadas de 1 a 5, mudando suas características e destinações a partir delas. O resultado obtido de DBO foi de 26,2 mg/L, levando a água do lago do passeio Pedra Branca, a uma classificação de tipo XXX. O que configura uma água com destinação para [- Classe especial (destinadas ao abastecimento para consumo humano, com desinfecção)
- Classe 1 (destinadas ao abastecimento para consumo humano, após tratamento simplificado; à proteção das comunidades aquáticas; à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho; à irrigação de hortaliças que são consumidas cruas e de frutas que se desenvolvam rentes ao solo e que sejam ingeridas cruas sem remoção de película; e à proteção das comunidades aquáticas em Terras Indígenas)
DBO 5 dias a 20°C até 3 mg/L O2
- Classe 2 (destinadas ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional; à proteção das comunidades aquáticas; à recreação de contato primário, tais como natação, esqui aquático e mergulho, conforme Resolução CONAMA no 274, de 2000; à irrigação de hortaliças, plantas frutíferas e de parques, jardins, campos de esporte e lazer, com os quais o público possa vir a ter contato direto; e à aqüicultura e à atividade de pesca)
DBO 5 dias a 20°C até 5 mg/L O2
- Classe 3 (destinadas ao abastecimento para consumo humano, após tratamento convencional ou avançado; à irrigação de culturas arbóreas, cerealíferas e forrageiras; à pesca amadora; à recreação de contato secundário; e à dessedentação de animais)
DBO 5 dias a 20°C até 10 mg/L O2
- Classe 4 (destinadas à navegação; e à harmonia paisagística)]
O QUE TA GRIFADO EM CINZA VAI MUDAR DE ACORDO COM A CLASSIFICAÇÃO QUE A GENTE TIVER
Conclusões
Após a análise da amostra coletada no lago localizado no passeio Pedra Branca, através do método de volumetria de óxido-redução para DQO e método respiratório para DBO, observou-se que os valores foram, respectivamente, 72,29 mg/L e 26,2 mg/L.
Referências
AKUTSU J, MARTINS J.E.M.P., CASTILHO G.S., RENÓFIO A., ISA M.M. Avaliação e Controle Operacional de Processo de Compostagem de Resíduos Sólidos através de Método Respirométrico. In: XVI SIMPEP - Simpósio de Engenharia de Produção, 2009, Bauru. Anais... Bauru: SIMPEP, 2009.
ANAIS DO SALÃO INTERNACIONAL DE ENSINO, PESQUISA E EXTENSÃO, 2013, Bagé. Determinação de Ph, Acidez e Alcalinidade em amostras de águas do Rio Uruguai no município de Itaqui-RS. Bagé: Siepe, 2013. 5 v. Disponível em: <http://seer.unipampa.edu.br/index.php/siepe/article/view/6938>. Acesso em: 25 maio 2018.
AQUINO, S.F. Considerações práticas sobre o teste de demanda química de oxigênio aplicado a analise de efluentes anaeróbicos. Minas Gerais: Editora Universidade Federal de Minas Gerais, 2006. 
BACCAN, J. C. N; ANDRADE, J. C; GODINHO, O. E. S; BARONE, J. S. Química analítica quantitativa elementar. 3ª edição. São Paulo: Edgard Blucher, 2001. 
BRASIL. Constituição (2005). Resolução nº 357, de 18 de março de 2005. [S.I.], Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=459>. Acesso em: 31 maio 2018.
BRASIL. Constituição (2011). Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011. . [S.I.], Disponível em: <http://www.mma.gov.br/port/conama/legiabre.cfm?codlegi=646>. Acesso em: 31 maio 2018.
LEITE, A.E.B. Simulação do lançamento de esgotos domésticos em rios usando um modelo de qualidade d'água. Rio de Janeiro: Escola Nacional de Saúde Pública, Fiocruz, 2004.
LENZI, E.; FAVERO, L. O. B.; TANAKA, A. S.; FILHO, E. A. V.; SILVA, M. B. Química Geral Experimental. Rio de Janeiro: Freitas Bastos, 2004.
NORMA TÉCNICA INTERNA SABESP. NTS004: DQO - Demanda Química de Oxigênio. 004 ed. São Paulo: Norma Técnica Interna Sabesp, 1997.
VALENTE, J. P. S. Oxigênio dissolvido (OD), demanda bioquímica de oxigênio (DBO) e demanda química de oxigênio (DQO) como parâmetros de poluição no ribeirão Lavapés/Botucatu – SP. São Paulo: Departamento de Química UNESP, 1997.
VOGEL, A. I.; MENDHAM,J.; DENNEY, R. C.; BARNES, J. D.; THOMAS, M. J. K. Análise Química Quantitativa. 6ª. Edição. Rio de Janeiro: LTC, 2002.
VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. 3ª ed. Belo Horizonte: UFMG, 2005. 443 p. Disponível em: <https://books.google.com.br/books?hl=pt-BR&lr=&id=1pxhLVxVFHoC&oi=fnd&pg=PA15&dq=acidez+e+alcalinidade+da+agua&ots=CizyH9YJ2m&sig=s07vW-myyCxJpydm3zmVDzMMds4#v=onepage&q&f=false>. Acesso em: 25 maio 2018.
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