O termo carência de oxigénio descreve a quantidade de oxigénio necessária para decompor completamente as substâncias orgânicas e inorgânicas presentes na água ou nas águas residuais. A carência de oxigénio é um parâmetro fundamental no tratamento da água e das águas residuais, uma vez que reflecte a carga de substâncias biodegradáveis na água e o seu potencial impacto no ambiente e nos processos de tratamento biológico. Na prática, a carência de oxigénio é medida de diferentes formas, dependendo do objetivo e da fase de tratamento.
Índice
Tipos de carência de oxigénio
1. carência bioquímica de oxigénio (CBO - carência bioquímica de oxigénio)
A carência bioquímica de oxigénio é a quantidade de oxigénio necessária aos microrganismos para biodegradar substâncias orgânicas num meio aquoso.
Parâmetros de medição:
- Por predefinição, a CBO é medida durante um período de 5 dias (CBO₅).
- Uma determinação completa (CBO₇ ou CBO₂₀) tem em conta as substâncias de degradação lenta.
Mecanismo de reação:
- Os microrganismos oxidam substâncias orgânicas em condições aeróbicas.
Aplicação na prática:
- Monitorização da poluição orgânica nos efluentes das estações de tratamento de águas residuais.
- Avaliação da eficiência das fases de tratamento biológico (por exemplo, processo de lamas activadas).
- Definição dos limites de descarga de águas residuais.
Valores-limite:
- Estações de tratamento de águas residuais municipais: os valores de CBO₅ no efluente devem normalmente ser inferiores a 20 mg/L.
- Industrieabwässer: Strengere Vorgaben je nach Branche, häufig < 10 mg/L.
2. carência química de oxigénio (CQO)
A carência química de oxigénio mede a quantidade de oxigénio necessária para oxidar completamente, do ponto de vista químico, todas as substâncias orgânicas e, em alguns casos, inorgânicas presentes numa amostra. A CQO é um parâmetro de soma importante na análise de águas residuais.
Parâmetros de medição:
- A CQO é determinada por oxidação com dicromato de potássio (K₂Cr₂O₇) num meio ácido.
Mecanismo de reação:
- As substâncias orgânicas são oxidadas quimicamente, independentemente da sua biodegradabilidade.
Aplicação na prática:
- Determinação mais rápida do que a CBO, uma vez que não são necessários processos microbianos.
- Monitorização da carga total das águas residuais, incluindo substâncias difíceis de biodegradar.
- Determinação dos valores de entrada e saída das estações de tratamento de águas residuais.
Valores-limite:
- Estações de tratamento de águas residuais municipais: os valores de CQO no efluente devem normalmente ser inferiores a 90 mg/L.
- Águas residuais industriais: valores mais rigorosos consoante o domínio de aplicação.
Relação CQO/CQO:
- Um valor baixo (aprox. 2:1) indica substâncias facilmente biodegradáveis.
- Um valor elevado (> 4:1) indica substâncias difíceis de degradar ou tóxicas.
Foto: Tanque de aeração do nosso ALMA BHU BIO
3. Carência teórica de oxigénio (ThOD)
O ThOD é a quantidade calculada de oxigénio necessária para a oxidação completa de um composto conhecido.
Cálculo:
- Com base na composição estequiométrica das substâncias orgânicas.
Aplicação:
- Avaliação dos compostos detectados em amostras de água.
- Valor de referência para comparação com os valores medidos de CBO e CQO.
4. carência total de oxigénio (GOB)
O GOB combina valores de carência química e biológica de oxigénio para permitir uma avaliação completa de todas as substâncias oxidáveis numa amostra de água.
Importância das necessidades de oxigénio na prática
1. controlo dos processos de limpeza biológica
- A carência de oxigénio indica a quantidade de oxigénio necessária para o tratamento biológico das águas residuais.
- Em Tanque de lamas activadas ou Filtros de decantação é essencial um fornecimento contínuo de oxigénio:
- Carência típica de oxigénio: 1,5-2,5 kg O₂/kg CBO₅.
2. dimensionamento de estações de tratamento de águas residuais
- A CQO e a CBO são utilizadas para a conceção de reactores, sistemas de arejamento e fases de tratamento das lamas.
- Rácios CQO/CQO elevados exigem medidas adicionais, tais como
3. controlos de descarga
- As estações de tratamento de águas residuais industriais e municipais monitorizam a CQO e a CBO no afluente e no efluente para garantir a conformidade com os regulamentos ambientais.
- Descarga de águas residuais em massas de água:
- Uma elevada carência de oxigénio pode conduzir a uma deficiência de oxigénio e à eutrofização.
Foto: O sistema de arejamento de um tanque de arejamento (processo: ALMA BHU BIO)
Métodos de medição da carência de oxigénio
1. Carência bioquímica de oxigénio (CBO)
- Teste padrão durante 5 dias a 20 °C numa câmara escura.
- Utilização de água diluída e inoculação microbiana.
- Resultado: Diferença de oxigénio dissolvido no início e após o período de incubação.
2. carência química de oxigénio (CQO)
- Método normalizado de acordo com a norma DIN 38409.
- Oxidação da amostra com dicromato de potássio e titulação de retorno do dicromato restante.
3. medições em linha
- Utilização de sensores ópticos de oxigénio ou amperometria para monitorização contínua.
Desafios e otimização
1. Valores elevados de carência de oxigénio
- Causas:
- Elevado teor de substâncias difíceis de decompor (por exemplo, óleos, gorduras, tensioactivos).
- Elevada poluição por lamas industriais ou resíduos químicos.
- Solução:
- Pré-tratamento por instalações de flotação, por exemplo.
- Otimização dos sistemas de arejamento para se adaptarem à carga de oxigénio.
2. carga irregular
- A flutuação dos valores de CQO ou CBO pode perturbar os processos biológicos nas estações de tratamento de águas residuais.
- Solução:
- Tanque tampão para homogeneizar a carga de entrada.
- Monitorização em tempo real e controlo automático da ventilação.
Conclusão
A carência de oxigénio é um parâmetro fundamental na tecnologia da água e das águas residuais que reflecte diretamente a carga de um sistema com substâncias biológica e quimicamente oxidáveis. O conhecimento e a monitorização precisos dos valores de CBO e CQO são essenciais para a conceção, o controlo e a otimização das estações de tratamento de água e de águas residuais. As tecnologias modernas, como as medições em tempo real e os processos de oxidação avançados, apoiam o cumprimento das normas ambientais e o aumento da eficiência na prática.
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