A saturação de oxigénio descreve a concentração máxima de oxigénio molecular (O₂) que pode dissolver-se na água em condições definidas (temperatura, pressão, teor de sal). É expressa como uma concentração de saturação em miligramas por litro (mg/L) ou como uma percentagem de saturação (% de saturação). O termo é frequentemente utilizado para avaliar a eficiência da transferência de oxigénio nos processos de tratamento de água e de águas residuais e é um indicador importante da qualidade da água.

Importância da saturação de oxigénio

1. Processos biológicos:

   • No tratamento da água e das águas residuais, o oxigénio é essencial para os processos biológicos aeróbios processos biológicos aeróbiosespecialmente no processo de processo de lamas activadas. Os microrganismos utilizam o oxigénio para oxidar e decompor as substâncias orgânicas.

2. Relevância ecológica:

   • A saturação de oxigénio afecta diretamente as condições de vida dos organismos aquáticos, como os peixes e os invertebrados. Uma baixa saturação de oxigénio pode levar a uma deficiência de oxigénio (hipoxia), enquanto uma saturação excessiva pode ser prejudicial para os organismos.

3. Avaliação da eficiência dos sistemas de ventilação:

   • A saturação de oxigénio é um parâmetro fundamental para avaliar o desempenho dos sistemas de arejamento em estações de tratamento de águas residuais ou em processos de tratamento de águas industriais.

4. Comportamento da corrosão em circuitos de água:

   • O teor e a saturação de oxigénio influenciam o potencial de corrosão em sistemas de água de arrefecimento, tubagens e sistemas de caldeiras.

Contexto técnico da saturação de oxigénio

1. solubilidade do oxigénio

A quantidade de oxigénio que pode ser dissolvida na água depende dos seguintes factores físico-químicos:

• Temperatura:

  • A solubilidade do oxigénio diminui com o aumento da temperatura. A água fria pode absorver mais oxigénio do que a água quente.
  • Exemplo: A 10 °C a concentração de saturação é de cerca de 11,3 mg/L, a 30 °C apenas cerca de 7,5 mg/L (à pressão normal e água pura).

• Imprimir:

  • Uma pressão ambiente mais elevada aumenta a solubilidade do oxigénio. Este facto explica a utilização de sistemas de arejamento pressurizado em determinados processos.
  • Exemplo: Nos reactores de água pressurizada, a transferência de oxigénio é optimizada através do aumento da pressão.

• Teor de sal:

  • À medida que o teor de sal (salinidade) aumenta, a solubilidade do oxigénio diminui. A água do mar tem uma saturação de oxigénio inferior à da água doce.

2. saturação relativa de oxigénio

A saturação relativa de oxigénio indica a proximidade entre o teor atual de oxigénio e a concentração máxima de saturação.

• Valores inferiores a 100 % indicam sub-aeração ou consumo biológico de oxigénio.
• Valores acima de 100 % indicam supersaturação, que pode ser causada por aeração intensiva ou fotossíntese.

Medição da saturação de oxigénio

A saturação de oxigénio é determinada utilizando tecnologia de medição moderna. Os métodos mais comuns incluem

1. Sensores electroquímicos (elétrodo de Clark):

   • Medir a concentração de oxigénio por reação eletroquímica numa membrana.
   • Vantagens: Precisão e utilização alargada.
   • Desvantagens: Necessidade de calibração regular.

2. Sensores ópticos de oxigénio:

   • Utilizar tecnologias baseadas na fluorescência em que é medida a atenuação do sinal pelo oxigénio.
   • Vantagens: Baixa manutenção e robustez.
   • Desvantagens: Custos de aquisição mais elevados.

3. Titulação de Winkler (método laboratorial):

   • Método clássico em que o oxigénio é quimicamente ligado e quantificado por titulação.
   • Vantagens: Alta precisão.
   • Desvantagens: Demora muito tempo, não é adequado para medições em tempo real.

Aplicações da saturação de oxigénio na prática

1. tratamento de águas residuais

• Processo de lamas activadas:

  • Os microrganismos aeróbicos necessitam de oxigénio para a decomposição de substâncias orgânicas. A saturação de oxigénio é controlada por sistemas de arejamento, tais como difusores ou arejadores de superfície.
  • Gama óptima: 2-3 mg/L de oxigénio dissolvido no tanque de arejamento.
  • Nitrificação:
    • A decomposição do amónio (NH₄⁺) em nitrato (NO₃-) requer níveis de oxigénio mais elevados (4-6 mg/L), uma vez que as bactérias nitrificantes reagem de forma mais sensível à falta de oxigénio.