DBO e DQO: o que a razão diz sobre a tratabilidade

DBO e DQO: dois testes, duas perguntas diferentes

A demanda química de oxigênio é o equivalente em oxigênio da matéria em uma amostra que um oxidante químico forte consegue oxidar em condições ácidas. O teste convencional digere a amostra com dicromato em ácido sulfúrico a temperatura elevada, geralmente por duas horas, e converte o dicromato consumido em um equivalente de oxigênio. É rápido, repetível e quase completo, e essa completude é o ponto: ele conta tanto o que as bactérias não conseguem tocar quanto o que conseguem.

A demanda bioquímica de oxigênio é o oxigênio que os microrganismos consomem ao oxidar a amostra ao longo de uma incubação fixa. O teste convencional roda cinco dias a 20 graus Celsius, no escuro, com uma semente. Ele mede o que os organismos presentes conseguem de fato usar dentro dessa janela, o que é tanto seu valor quanto sua limitação.

Assim, os dois números respondem a perguntas diferentes. A DQO pergunta quanta matéria oxidável há na água. A DBO pergunta quanto disso uma população biológica consegue consumir em cinco dias. Onde a população está bem adaptada e a água não é inibitória, o segundo segue o primeiro de perto, e a razão entre eles é alta. Onde não segue, o tamanho da lacuna é a resposta a uma pergunta que nenhum dos dois valores responde sozinho.

O que cada teste vê e não vê

A DQO vê a maioria dos compostos orgânicos, inclusive os que resistem ao ataque biológico, e também vê certas espécies inorgânicas que o dicromato oxida: sulfeto, sulfito, ferro ferroso, nitrito e cloreto quando não é mascarado. Um valor de DQO pode, portanto, ser elevado por matéria que nenhum processo biológico removerá, e um efluente salino dará uma DQO alta por razões que nada têm a ver com sua carga orgânica.

A DBO vê a fração biodegradável, e apenas a parte dela que é consumida em cinco dias. A demanda carbonácea é aquela para a qual o valor é usualmente citado, embora organismos nitrificantes trazidos com a semente também consumam oxigênio dentro da janela e inflem o resultado. O outro lado da mesma moeda é a inibição: qualquer coisa que pare os organismos, seja um tóxico, um pH extremo ou um residual de desinfecção, suprime o teste. Um efluente tóxico pode, portanto, devolver uma DBO baixa não porque a matéria é refratária, mas porque os organismos foram parados antes de poderem trabalhar.

A razão DBO/DQO no efluente como primeira leitura

Dividir DBO por DQO na mesma amostra dá a fração da matéria oxidável que uma população biológica consegue assimilar em cinco dias, e a razão DBO/DQO no efluente é lida como uma primeira estimativa de biodegradabilidade. As faixas comumente citadas vêm da prática municipal e industrial mista: acima de cerca de 0.5 a água costuma ser descrita como prontamente biodegradável e um estágio biológico é um encaixe confortável; entre cerca de 0.3 e 0.5 uma rota biológica ainda é realista, mas espera uma cultura aclimatada e uma retenção mais longa de biomassa; abaixo de cerca de 0.3 a rota biológica terá dificuldade sozinha. Leia essas faixas como um método de partida, e não como uma especificação, porque são convenções da experiência e não limiares que um efluente específico tenha de obedecer.

E uma razão é, por construção, um instrumento grosseiro. É um número que resume uma mistura, e dois efluentes com a mesma razão podem ser problemas inteiramente diferentes. Ler a tratabilidade do efluente industrial a partir dela é um ponto de partida, e não uma conclusão.

Onde a razão engana

• Uma razão baixa não significa matéria refratária. A DQO inclui sólidos sedimentáveis e particulados, e uma fração suspensa grande deprime a razão embora seja removível por sedimentação ou peneiramento, e não pela biologia. Medir os dois testes em uma amostra filtrada separa as duas perguntas.
• Uma razão baixa pode ser um resultado de inibição, e não de biodegradabilidade. Um tóxico, uma excursão de pH ou um oxidante residual param os organismos no frasco e a DBO cai por uma razão que a estação não reproduzirá depois que o lançamento for diluído ou neutralizado.
• Uma razão baixa pode ser um resultado da semente. Uma semente não aclimatada não consegue degradar um composto industrial em cinco dias, enquanto a cultura de uma estação que vê o lançamento há meses consegue. O teste de bancada subestima a estação.
• A nitrificação no frasco infla a DBO e, portanto, a razão, de modo que uma amostra com semente nitrificante e carga alta de amônia lê melhor do que sua demanda carbonácea merece.
• O cloreto e outros redutores inorgânicos inflam a DQO, de modo que um efluente de alta salinidade lê uma razão baixa demais até a interferência ser mascarada.
• Dois métodos de DQO diferentes, ou uma troca de laboratório, dão duas razões diferentes para a mesma água. Comparar razões entre métodos é comparar métodos.
• A janela de cinco dias é uma convenção. Um composto que se degrada lentamente pode não aparecer nela, de modo que uma razão baixa pode significar lento, e não impossível.

A DQO solúvel no efluente responde mais

Medir os dois testes em uma amostra filtrada, convencionalmente por um filtro de 0.45 micrômetro, dá o par solúvel, e a DQO solúvel no efluente é sobre o que um estágio biológico realmente é questionado. A parte sedimentável é uma função física que pertence a montante, ao peneiramento, à remoção de areia e à decantação primária; a parte solúvel é o trabalho que chega à biologia. Onde a razão total é baixa e a razão solúvel é alta, a estação precisa de melhor remoção de sólidos, e não de uma biologia diferente.

Dois valores e uma razão ainda não são um estudo de tratabilidade. pH, temperatura, salinidade, a presença de um inibidor específico e a disponibilidade de nitrogênio e fósforo decidem se a biologia consegue trabalhar, e nenhum deles aparece na razão. Eles pertencem ao mesmo relatório de amostra.

Da razão a uma decisão de processo

Como determiná-la, onde a razão é ambígua: rode a série de DBO ao longo de cinco, dez e vinte dias, ou use um respirômetro na semente real, e leia a forma da curva de consumo de oxigênio, e não um único ponto dela. Uma curva que continua a subir diz que a matéria é biodegradável e lenta; uma curva que achata cedo diz que ela não será consumida por aquela população em um tempo útil.

Onde a razão é alta, a decisão é direta: um estágio biológico, dimensionado sobre a carga orgânica e de nitrogênio. Onde é moderada, a decisão é sobre tempo e adaptação, o que normalmente significa uma retenção mais longa de biomassa e um volume de equalização, e não um processo diferente. Onde a razão solúvel é genuinamente baixa em uma água que foi testada com uma semente adaptada, a escolha é entre quebrar a fração refratária antes da biologia, com uma etapa de oxidação química como Fenton ou microeletrólise, e remover o residual por meios físico-químicos ao final da linha. Ambas as rotas são cobertas na página de tratamento químico e avançado, e qual se aplica é decidido pelos compostos na água, e não pela razão isoladamente.

Erros comuns

• Tratar a razão como nota de aprovação para o tratamento biológico e abandonar a pergunta assim que ela fica acima de um limiar.
• Comparar uma DBO e uma DQO medidas em amostras diferentes, ou na mesma amostra em diluições diferentes, onde uma das duas estava fora de sua faixa de trabalho.
• Ler uma DBO suprimida como evidência de matéria refratária sem verificar toxicidade, pH e oxidante residual.
• Comparar valores de DQO de dois laboratórios usando métodos de digestão diferentes ou mascaramento de cloreto diferente.
• Citar a razão do efluente bruto quando a pergunta feita é sobre a fração solúvel que chega à biologia.
• Esquecer que o valor de projeto é a carga e não a concentração: a mesma razão com o dobro da vazão é o dobro do problema.

Autoverificação antes de a razão decidir o processo

• Os testes de DQO e DBO foram feitos na mesma amostra, no mesmo momento, pelo mesmo laboratório?
• A amostra é representativa da carga que a estação verá, incluindo o dia de produção de pico, e não um dia calmo?
• A razão foi calculada tanto para a amostra total quanto para a filtrada?
• A amostra foi verificada quanto a inibidores, e a DBO foi rodada com uma semente aclimatada onde há um lançamento industrial envolvido?
• O valor de DQO é citado com seu método, para que possa ser comparado com resultados anteriores?
• Um teste de duração mais longa ou respirométrico foi rodado onde a razão fica na faixa ambígua?
• O padrão de lançamento foi declarado, para que a remoção exigida seja lida da licença e não da razão?
• A carga, em quilogramas por dia, é registrada ao lado da concentração?

De uma razão a uma linha de tratamento

A razão é a primeira página de uma questão de tratabilidade, e não a última. Ela diz se a biologia tem uma chance sozinha, e o resto da resposta vem dos compostos específicos, do padrão de lançamento, da vazão e de um teste rodado na água real com uma semente real. O gráfico de qualidade do afluente de projeto e o gráfico de padrões de lançamento para linha de processo fixam os dois extremos desse cálculo, e onde a fração refratária tem de ser quebrada antes da biologia, a página de tratamento químico e avançado descreve o equipamento de dosagem e oxidação que faz isso. O que uma única unidade compacta removerá da sua água é confirmado com a fábrica para a sua análise de afluente e o seu padrão de lançamento, e não presumido de uma tabela.