apostila de DQO DBO

apostila de DQO DBO

(Parte 3 de 8)

ODf = conc. de O2 dissolvido após 5 dias

% de diluição = diluição prévia da amostra (d1, d2 e d3)

Questões para serem respondidas no relatório

  1. Explique o que significa DBO, explique a metodologia utilizada, quais as vantagens da DBO sobre a DQO. Explique como é feito o preparo da amostra e a sua incubação.

  2. Quais os interferentes da determinação da DBO?

3A. EXPERIÊNCIA: DETERMINAÇÃO DE ÓLEOS E GRAXAS

I - Introdução

Os óleos, gorduras e graxas são os lipídios mais comuns, sendo constituídos de triglicerideos formados a partir de álcool glicerol e ácido esteárico.

Os lipídios são substâncias que podem ser extraídas de plantas ou matéria animal, através de solventes orgânicos apolares ou de baixa polaridade, tais como clorofórmio, éter etílico, hexano, ou tolueno. A Tabela 01 mostra as propriedades físicas dos solventes mais usados em extração.

Os óleos, gorduras e graxas são constituintes importantes das águas residuárias. Óleos e gorduras, geralmente provem dos alimentos e constituem um grupo de compostos significativos, principalmente na composição dos esgotos municipais.

O termo óleo e graxa inclui óleos, gorduras, ceras, e outros constituintes solúveis em solventes orgânicos como, por exemplo, o n-hexano. Óleos, gorduras e graxas são insolúveis em água. Os óleos apresentam-se no estado líquido à temperatura ambiente e as gorduras são sólidos nas mesmas condições. Existem ainda, os lipídios complexos, constituídos pelos fosfolipídios, cerebrosídios e outros que são lipídios combinados com certos grupos ou radicais químicos que lhes conferem funções específicas no metabolismo dos seres vivos.

Tabela 01. Propriedades físicas dos solventes mais usados em extração.

Solvente

Fórmula molecular

Massa Molecular(g/mol)

Ponto de Ebulição (°C)

Densidade, 20°C (g/cm3)

Comentários

Éter etílico

C2H5OC2H5

74

35

0,714

Muito usado na extração.

n-Hexano

C6H14

86

68

0,659

Propriedades semelhantes ao éter de petróleo.

Diclorometano

CH2Cl2

85

41

1,335

Solvente mais denso que a água.

Acetato de etila

CH3CO2C2H5

88

77

0,902

Está sendo popularizado seu uso no lugar de éter etílico.

Os óleos e graxas podem ser hidrolisados em meio alcalino, originando o glicerol e o sal de ácido graxo correspondente, normalmente denominados de sabões, sendo essa reação conhecida como saponificação.

O esgoto municipal contém óleos e gorduras provenientes de alimentos como a manteiga, banha, gorduras, óleos vegetais. A gordura pode ter sua origem em diversas fontes como carnes, sementes e frutas. São compostos orgânicos muito estáveis, não sendo facilmente decomposto por bactérias em geral, e por esse fato, podem causar sérios problemas ao tratamento das águas residuárias nas quais se encontram presentes.

Óleos e similares, derivados do petróleo, podem ser despejados nos esgotos através dos escoamentos provenientes de postos, garagens, lojas, passeios, causando problemas as unidades de tratamento e a manutenção das mesmas. Normalmente formam uma camada flutuante, interferindo na atividade biológica superficial. METCALF & EDDY citam que a quantidade limite de óleos e graxas em águas residuárias, despejadas em cursos d’ água, deve estar compreendida entre 15 e 20 mg/L.

Em águas naturais, a presença de óleos e graxas pode ser resultado da decomposição do zooplancton, das formas superiores de vida aquática, despejos industriais e sanitários ou como fração livre de petróleo em solução, onde pode formar uma película na interface da água ar causando danos a vegetação aquática e, em geral a todas as formas de vida aquática em função de dificultar a aeração superficial, podendo ocorrer acúmulo de óleos e graxas nas margens dos outros cursos d’água, afetando diretamente todo ecossistema envolvido.

Uma das principais características dos óleos e graxas é a sua alta resistência a degradação em meio anaeróbio. Quando presentes em altas concentrações podem causar problemas diversos tais como acúmulo de escuma em biodigestor, obstrução de poros em meio filtrante, além de impedir a utilização desse lodo como fertilizante agrícola.

Para sua determinação, podem ser utilizados três métodos: o método de partição gravimétrica usando funil de separação, o método da partição infravermelho e o método de extração Soxhlet (atualmente, bloco digestor). Nestes métodos óleos e graxas dissolvidos ou emulsionados são extraídos da amostra acidificada por contato com o solvente orgânico que é posteriormente separado.

O teor de óleos e graxas corresponde ao peso do resíduo remanescente após e evaporação do solvente. Compostos que se volatilizam a uma temperatura igual ou menor que 70ºC, serão perdidos durante o procedimento analítico. Os óleos lubrificantes e querosene são de baixo ponto de ebulição e normalmente se perdem nesta análise.

Certos despejos industriais podem conter compostos sintéticos como os de cadeia longa, utilizados como lubrificantes ou como emulsificantes, que podem ser mais solúveis na água ou mais facilmente emulsionados que os produtos naturais. Quando presentes na amostra, há necessidade de modificação no método.

II -Interferentes

O método não é aplicável para medir hidrocarbonetos que volatilizem a temperatura inferior a 70ºC. Certos óleos crus e combustíveis pesados contem uma porcentagem significativa de material tipo resíduo, que não é extraído pelo solvente.

III -Técnica de coleta e preservação

Tipo de frasco

- vidro de boca larga com tampa esmerilhada

Volume necessário

- 1000 ml

Preservação da amostra

- ácido clorídrico concentrado até pH < 2,0

- refrigerar a 4ºC no escuro

Prazo para análise

- 28 dias com amostra acidificada

IV -Materiais e equipamentos

  1. Bloco digestor para determinação de óleos e graxas;

  2. Bomba à vácuo;

  3. Balança analítica;

  4. Estufa a 105ºC;

  5. Dessecador;

  6. Kitassato de 2 litros;

  7. Kitassato 500 mL;

  8. Pinça metálica;

  9. Funil de Buckner;

  10. Papel de filtro de 11cm de diâmetro (tipo Whatman 40);

  11. Tecido de Musseline;

  12. Proveta de 100 mL;

  13. Balão volumétrico de 1 litro;

  14. Lã de vidro;

  15. Cartucho de celulose;

  16. Becker de 100 mL;

  17. Becker para amostra;

  18. Bastão de vidro (bagueta);

  19. Pisseta;

- Copos de vidro.

V –Reagentes

  1. Ácido clorídrico concentrado (usar 1 mL do ácido para cada 80 mL da amostra).

  2. Suspensão de sílica ou Terra de Diatomácea (concentração 10 g/L em água destilada),utilizada como auxiliar de filtração.

  3. n–Hexano.

VI - Procedimento experimental

  1. Os copinhos de vidro deverão permanecer na estufa à 105ºC durante 2 horas para secagem. Em seguida colocá-los no dessecador até atingir a temperatura ambiente. Pesar em balança analítica.

  2. Conectar o funil de Buckner no Kitassato de 2 litros e este à linha de vácuo, usando o Kitassato de 500mL como sistema de segurança (intermediário);

  3. Preparação do filtro de papel/tecido de musseline: em um funil de Buckner colocar o tecido de musseline, e sobre este o papel de filtro. Umedece-los com água destilada, usando uma pisseta;

  4. No sistema a vácuo montado, passar pelo funil de Buckner 100 mL de suspensão auxiliar de filtração e em seguida lavar o filtro com 1 litro de água destilada. Aplicar o vácuo até esgotar a água pelo filtro;

  5. Colocar um volume de amostra representativa no Becker e acidificá-la na proporção 1 mL/80 mL, em seguida filtre a amostra aplicando o vácuo;

  6. Com a pinça enrolar o filtro + tecido e transferi-los para o cartucho de celulose. Limpar o Becker que continha a amostra acidificada e o funil, usando pedaços de papel de filtro umedecidos com solvente (n-hexano), tomando cuidado para remover todo o filme formado pelos óleos e graxas presentes, coletando todo o material sólido existente. Colocar todos os pedaços de papel no cartucho de celulose;

  7. Tampar o cartucho usando lã de vidro, e coloca-lo em um Becker de 100 mL;

  8. Secar o conjunto a 105 ºC por 30 minutos (tempo recomendado para a análise, porém, em aula o tempo será de 15 min.);

  9. Encaixar o cartucho no circuito do bloco digestor;

  10. Ligar a água para alimentar os condensadores;

  11. Com uma proveta medir 120 mL de n-hexano e colocar no copinho;

  12. Encaixar os copinhos no bloco digestor, fechando o sistema. O bloco digestor deverá ser programado para atingir a temperatura de 110 ºC;

  13. Mergulhar lentamente o cartucho no n-hexano quando o solvente estiver em ebulição (~ 110 °C);

  14. Deixar o cartucho imerso durante 30 minutos (tempo recomendado para a análise, porém, em aula o tempo será de 15 min.) a temperatura de 110º C;

  15. Suspender o cartucho, mantendo o sistema aberto por 1 hora e 30 minutos (tempo recomendado para a análise, porém, em aula o tempo será de 30 min.);

  16. Fechar o sistema para recuperação de n-hexano, programando a temperatura para 135 ºC;

  17. Retirar os copinhos do circuito e leva-los para estufa à 105ºC, por 30 minutos;

  18. Colocar os copinhos no dessecador até atingir a temperatura ambiente, pesá-los em balança analítica.

- O solvente recuperado deve ser retirado do sistema com auxílio de um béquer de 500 mL, usando luvas para proteção a alta temperatura.

- Armazenar o solvente recuperado em frasco de vidro rotulado com a informação d e “Solvente recuperado”.

VII - Cálculos

mg de óleo e graxas/L = ( A - B ) x 1.000

V

onde: A = peso do copinho após a destilação da amostra, em gramas,

B = peso do balão vazio (mais pérola de vidro), em gramas,

V = volume da amostra, em litros.

Questões para serem respondidas no relatório

  1. Explique o que são “Óleos e graxas”, qual a origem destes em águas naturais? Qual a conseqüência da presença destas substâncias em corpos d´água?

  2. Quais são os principais métodos para a determinação de “Óleos e graxas”? Explique.

  3. Quais os interferentes da Determinação de Óleos e graxas?

4A. EXPERIÊNCIA: DETERMINAÇÃO DE RESÍDUOS OU SÓLIDOS: SÉRIE COMPLETA

Introdução

Todos os contaminantes presentes na água, com exceção dos gases dissolvidos, contribuem para a carga de sólidos. Por esta razão, os sólidos são analisados separadamente antes de se apresentar os diversos parâmetros de qualidade da água.

De modo simplificado, os sólidos podem ser classificados de acordo com:

 suas características físicas (tamanho e estado): - Suspensos (1 m < tamanho < 103m);

  • Coloidais (10-3 m < tamanho < 1m);

  • Dissolvidos (10-6 m < tamanho < 10-3 m) .

A divisão dos sólidos por tamanho é sobretudo uma divisão prática. Por convenção, diz-se que as partículas de menores dimensões, capazes de passar por um papel de filtro de tamanho especificado correspondem aos sólidos dissolvidos, enquanto que as de maiores dimensões, retidas pelo filtro são consideradas sólidos em suspensão. A rigor os termos filtráveis e não-filtráveis são mais adequados.

Na faixa intermediária situam-se os sólidos coloidais, de grande importância no tratamento de água, mas de difícil identificação pelos métodos simplificados de filtração em papel. Assim, nos resultados das análises de água, a maior parte dos sólidos coloidais acabam sendo considerados como sólidos dissolvidos e o restante, como sólidos em suspensão.

 suas características químicas:

- voláteis;

- fixos ou não voláteis.

Ao submeter os sólidos à uma temperatura elevada (550ºC), a fração orgânica é volatilizada, permanecendo após combustão apenas a fração inorgânica. Os sólidos voláteis representam portanto uma estimativa da matéria orgânica nos sólidos, ao passo que os sólidos não voláteis (fixos) representam a matéria inorgânica ou mineral.

 sua decantabilidade:

- em suspensão sedimentáveis;

- em suspensão não-sedimentáveis.

De uma maneira simplificada, consideram-se como sólidos sedimentáveis aqueles de densidade maior que a da água, que sejam capazes de sedimentar por ação da força da gravidade em um determinado período de tempo, quando o sistema está em repouso. Os valores podem ser determinados e quantificados em relação ao seu volume (mL/L) através do cone Imhoff ou peso (mg/L), sendo o primeiro denominado de teste volumétrico e o segundo de gravimétrico. A fração que não se sedimenta representa os sólidos não-sedimentáveis (usualmente não expressos nos resultados da análise).

A quantidade e a natureza dos sólidos nas águas variam muito. Águas com alto teor de sólidos suspensos podem prejudicar as características físicas tornando-a imprópria para usos como o de recreação. Como já exposto, em águas de abastecimento, os sólidos ocorrem, em geral, na forma dissolvida constituindo-se na sua maior parte por sais inorgânicos, como carbonatos, bicarbonatos, cloretos, sulfatos, pequenas quantidades de ferro, magnésio e outros. Esses sólidos podem afetar a qualidade da água adversamente de várias maneiras, conferindo características químicas e físicas como cor, turbidez, sabor, odor, dureza, toxicidade. Águas com alto teor de sólidos dissolvidos geralmente afetam a potabilidade podendo induzir reações fisiológicas desfavoráveis no consumidor mesmo em baixas concentrações. Além disso, águas altamente mineralizadas são também impróprias, para diversas aplicações industriais. Por estas e tantas outras razões, a concentração de sólidos bem como outros parâmetros são controlados pelos padrões de qualidade que regulamentam de uma forma generalizada e conceitual a qualidade desejada para a água em função do uso previsto para a mesma.

Em termos práticos, há três tipos de padrões de interesse direto para a Engenharia Ambiental no que se refere à qualidade da água:

 Padrões de lançamento no corpo receptor;

 Padrões de qualidade do corpo receptor;

 Padrões de qualidade para determinado uso imediato como padrões de potabilidade, irrigação.

A Resolução CONAMA n0. 357 de 2005 tem como principal objetivo preservar a qualidade no corpo d’água e apresenta para isso os padrões de qualidade dos corpos receptores e os padrões para o lançamento de efluentes nos corpos d’água. Segundo os padrões de qualidade dos corpos receptores a concentração limite de sólidos dissolvidos é de 500 mg/L para as classes 1, 2 e 3, águas passíveis de uso para abastecimento.

O padrões de potabilidade estão diretamente associados à qualidade da água fornecida ao consumo humano e foram estabelecidas pela Portaria nº 518 de 2004, pelo Ministério da Saúde. A concentração máxima desejável de sólidos totais é de 500 mg/L sendo a concentração permissível de 1500 mg/L. O valor máximo permissível para a concentração de sólidos totais dissolvidos é de 1000 mg/L.

Dentre as várias características das águas residuais, os sólidos constituem um dos principais elementos, uma vez que sua determinação possibilita o dimensionamento de várias etapas de uma estação de tratamento de águas residuárias (ETE). O conhecimento das concentrações de partículas de tamanho acima da faixa de 0,1 a 0,4 mm é ponto fundamental para o dimensionamento da caixa de areia logo na entrada da ETE, onde se remove o material constituído basicamente de areia proveniente da lixiviação do solo, lavagem de pisos, infiltração, etc. Da mesma forma, o dimensionamento das câmaras de decantação e dos decantadores secundários está diretamente relacionado à concentração de sólidos sedimentáveis e voláteis, respectivamente.

Uma vez estabelecida a ETE, a determinação de sólidos permite o controle da qualidade das operações e processos durante o tratamento. Assim, o conhecimento da fração de sólidos voláteis apresenta particular interesse nos processos de lodos ativados e oxidação total para se estimar a quantidade de matéria orgânica tomando parte no processo e nos exames do lodo de esgoto para se estimar sua estabilidade biológica.

Definições

“Sólidos Totais” é o termo aplicado ao resíduo de material permanecido no recipiente após a evaporação de uma amostra e subsequente secagem em estufa à temperatura de 103a 105ºC, até peso constante. Sólidos totais incluem “ sólidos suspensos totais”, a porção total de sólidos retida por um filtro e “ sólidos dissolvidos totais”, a porção que passa através de filtro.

O tipo de filtro a ser utilizado, o tamanho do poro, porosidade, área, espessura do filtro e natureza física, tamanho de partícula e volume da amostra a ser depositado no filtro são os principais fatores que afetam a separação dos sólidos suspensos dos dissolvidos. “Sólidos dissolvidos” é a porção de sólidos que passa através do filtro com tamanho nominal dos poros igual a 2,0 m ( ou menor) sob condições especificas. “Sólidos suspensos” é a porção retida no filtro.

“Sólidos fixos” é o termo aplicado ao resíduo total, suspenso, ou dissolvido dos sólidos, após aquecimento para secagem por um tempo e temperatura especificas (550ºC por uma hora). O peso perdido por ignição (combustão) é chamada de “sólidos voláteis”. A rigor, determinações de sólidos fixos e voláteis não se distinguem entre matéria inorgânica e orgânica pois a perda na ignição não é limitada à matéria orgânica. Ela inclui perdas devido a decomposição ou volatilização de alguns sais minerais. Melhor caracterização de matéria orgânica pode ser feita por testes como carbono orgânico total.

“Sólidos sedimentáveis” é o termo aplicado ao material em suspensão de densidade maior que a da água, que por ação da força da gravidade sedimenta dentro de um período definido quando o sistema está em repouso. Pode incluir material flutuante ou instável dependendo da técnica.

As faixas de variação e os valores típicos das concentrações e contribuição per capta de sólidos de um esgoto doméstico bruto de composição média podem ser encontradas na literatura.

II - Técnica de coleta e preservação

a) Resíduos sedimentáveis

Tipo de frasco:

- vidro, polietileno, polipropileno.

Volume necessário:

- 1000 ml

Preservação da amostra:

- 24 horas

b) Resíduos Totais, Filtráveis, Não Filtráveis, Fixos e Voláteis

Tipo de frasco:

- vidro, polietileno, polipropileno

Volume necessário para análise:

- 1000 ml

Preservação da amostra:

- refrigerar à 4ºC

Prazo para análise:

- 7 dias

III - Materiais e equipamentos

- Cone de IMHOFF

- Cápsula de porcelana

- Forno Mufla para ignição em temperatura à 550  50ºC

- Proveta 100 ml

- Banho Maria

- Dessecador

- Estufa para temperaturas de 103 à 105ºC

- Pisseta

- Balança de precisão 0,1mg

- Bomba de vácuo

- Kitassato de 1000 ml

- Kitassato de 500 ml

- Sistema de filtração tipo Milipore

- Filtro de fibra de vidro (tipo WHATMAN GF/C)

IV - Interferentes

- Durante o processo de evaporação pode ocorrer perda de material volátil

- Há decomposição de compostos orgânicos

- Presença de óleos e graxas

- Imprecisão na pesagem, devido ao material não estar bem seco

- Perda de material devido à ignição

V - Método de ensaio

1.a. - Determinação de sólidos totais à 103 - 105ºC

1 - Secar uma cápsula de porcelana, em forno mufla à 550ºC, por uma hora, esperar que a cápsula resfrie e colocá-la no dessecador até atingir e a temperatura ambiente e pesá-la em balança analítica.

2 - Transferir para a cápsula 100 ml (medida em proveta) de uma porção homogênea da amostra. Lave a proveta com um pouco de água destilada, afim de retirar todo o material que fica aderido a parede da proveta, e despeje esse conteúdo na cápsula.

3 - Levar a cápsula ao banho-maria até que a amostra seque.

4 - Levar a cápsula à estufa a 103º - 105ºC, durante uma hora.

5 - Esfriar a cápsula mais resíduo, no dessecador e pesar o conjunto em balança analítica.

1.b. - Determinação de Sólidos totais fixos

Após a pesagem da cápsula (ítem a-5), levá-la ao forno mufla à 550  50ºC, durante uma hora. Esfriar a cápsula no dessecador e pesá-la.

1.c. - Determinação de sólidos totais voláteis

É a porção de resíduo (matéria orgânica) que se perde na ignição da amostra à 550  50ºC (ítem b).

2.a. - Determinação de sólidos suspensos totais

1 - Calcinar o filtro de fibra de vidro (WHATMAN GF/C), em forno mufla, durante uma hora à 550  50ºC, esfriar no dessecador e pesá-lo em balança analítica 0,1 mg.

2 - Colocar o filtro no suporte apropriado (Milipore), e conectá-lo ao kitassato e ao sistema de vácuo.

3 - Filtrar uma quantidade de amostra conhecida, homogênea, aplicando o vácuo, considerando encerrada a operação quando ocorre o entupimento do filtro. Anotar o volume filtrado. Lavar o filtro três vezes com 10 ml de água destilada.

4 - Secar o filtro em estufa por uma hora à 103 - 105ºC, esfriar no dessecador e pesá-lo em balança analítica 0,1 mg.

2.b. - Determinação de sólidos suspensos fixos

Após a secagem em estufa e a pesagem do filtro (ítem 2 a 4), levar o filtro ao forno mufla para ignição à 550  50ºC, por uma hora. Esfriar o conjunto no dessecador e pesá-lo em balança analítica 0,1 mg.

2.c. - Determinação de sólidos suspensos voláteis

É a porção do resíduo (matéria orgânica) que se perde após a ignição, à 550  50ºC.

3 - Determinação de sólidos sedimentáveis

1 - Agitar bem a amostra e despejá-la no cone de IMHOFF, até a marca de 1000 ml.

(Parte 3 de 8)

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