Integração do teste modificado de Sturm de evolução de CO[sub]2[/sub] e respirometria de consumo do O[sub]2[/sub] para caracterização dos efluentes municipais

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Ambiental

Autores

de Paula, N. (CEUNES - UFES) ; Mothe, L. (CEUNES - UFES) ; Ventorin, B.C. (CEUNES - UFES) ; Sacht, S.O. (CEUNES - UFES) ; Andrade, R.P. (IF SUDESTE MG) ; Cotta, A.J.B. (CEUNES - UFES)

Resumo

A falta de infraestrutura da maioria dos municípios brasileiros leva a disposição inapropriada do esgoto sanitário diretamente nos cursos d'água, com severos impactos ambientais. O presente trabalho descreve a construção de um protótipo para realização integrada de dois ensaios para avaliar a biodegradabilidade dos despejos municipais; o teste de Sturm, de fixação do CO₂ gerado durante a respiração microbiana, e um ensaio respirométrico de monitoramento do consumo do oxigênio dissolvido durante a degradação da matéria orgânica biodegradável (MOB). Tal protótipo foi empregado na caracterização dos efluentes da cidade de São Mateus-ES, com intuito de correlacionar a liberação do CO₂ com o consumo do oxigênio dissolvido.

Palavras chaves

esgoto; CO[sub]2[/sub]; teste de Sturm

Introdução

Muitas localidades, tanto as próximas como as distantes de centros urbanos, enfrentam problemas decorrentes do contínuo despejo de efluentes provenientes de indústrias e residências em seus corpos hídricos; problemas esses advindos da falta de planejamento na expansão das cidades e consequente falta de infraestrutura para tratamento de seus despejos. A partir deste ponto, o estudo dos impactos da descarga de esgoto doméstico, rico em matéria orgânica, sobre um corpo hídrico é importante, visto que capacidade de autodepuração do sistema pode ser desrespeitada, o que acarreta em perda de biodiversidade, pode causar a morte dos organismos aeróbios e tornar a água imprópria para uso. A cidade de São Mateus-ES, não possui estação de tratamento do esgoto, e por isso o esgoto sanitário é diretamente lançado no Rio São Mateus e no seu afluente o Rio Abissínia. A situação é preocupante, pois suas águas são captadas para abastecimento das residências do bairro Guriri (São Mateus- ES), poucos quilômetros (aprox. 8 km) após receber os despejos municipais (VARGAS e COTTA, 2013). Tradicionalmente, a taxa de consumo do OD é determinada através de medidas da demanda bioquímica de oxigênio (DBO), monitorando-se o consumo do OD num intervalo de alguns dias (SPERLING, 2005). Neste trabalho, uma nova técnica é proposta para se realizar o monitoramento da quantidade de CO₂ gerado durante a decomposição da aeróbia da MOB no frasco reator, ao mesmo tempo que o consumo de OD é registrado. Objetivando-se investigar a correlação entre estes parâmetros.

Material e métodos

Amostras da água do Rio Abissínia, o qual recebe a maior parte do esgoto domestico da cidade de São Mateus-ES, foram tomadas com frascos plástico de 1L, submergindo-o emborcado até uma profundidade de 20 a 30 cm e preenchidos completamente com amostra. No local, o OD registrado foi sempre <0,3 mg/L. Construção do sistema integrado de ensaio respirométrico e de fixação do CO₂: Foi construído um sistema para integrar para a execução dos ensaios respirométrico, de consumo de OD, à semelhança do proposto por FERREIRA (2005), e o ensaio de fixação de CO₂. O protótipo é composto por uma bomba de ar, dois frascos fixadores de CO_2(g), ambos contendo solução saturada com Ba(OH)₂, um frasco reator, no qual a amostra sob análise é introduzida, e por um quarto frasco contendo água para que o ar do ambiente não entre em contato com a segunda solução fixadora. O ar é bombeado diretamente para o primeiro frasco fixador (A) para remover o CO_2(g) do fluxo de ar que segue para o frasco reator (B). Deste, o fluxo de ar segue para o segundo frasco fixador (C), o qual retém o CO_2(g) produzido durante a respiração dos microoganismos no reator (na forma de BaCO_3(s)), assim a massa de BaCO_3(s) obtida reflete a quantidade de MOB que foi oxidada. A qual é representada pela glicose, C₆H₁₂O₆. A amostra é aerada no reator, e o consumo do OD monitorado com uma sonda amperométrica, em intervalos de 2-3 h, por 3 dias. O CO_2(g) produzido, foi fixado sob a forma de BaCO_3(s), o qual teve sua massa registrada, e representada como MOB (na forma de glicose), através de cálculos estequiométricos.

Resultado e discussão

O sistema para realização dos ensaios respirométrico e de fixação do CO₂ é apresentado na Figura 1. Para a medida de OD no reator, sem perda do CO_2(g) produzido, o monitoramento do consumo de OD foi realizado apenas durante período diurno e com uma tampa à qual o sensor de OD foi fixado com o auxilio de anéis de silicone para vedação da sonda à tampa. Após a aeração da amostra, registrou-se a concentração de OD inicial e a cada 2-3 h com a amostra sob agitação magnética. Ao final do dia, ou quando um valor próximo a 2mg/L de O₂ era alcançado, a amostra era novamente aerada para se transferir o CO_2(g) produzido para o frasco fixador e elevar o valor de OD. Somente depois, o reator era aberto e uma tampa simples (sem o sensor de OD) era empregada para o período noturno. Deste modo, a cada dia pode-se realizar a calibração do sensor e evitava-se deixa-lo submerso na amostra por um período no qual este não seria usado. O BaCO_3(s) foi separado por filtração e seco antes da pesagem. Os valores da massa obtida de BaCO_3(s), da MOB relativa ao CO₂ produzido e da MOB relativa O₂ consumido, estão na Tabela 1. A similaridade dos valores registrados nos dois ensaios realizados revela a homogeneidade dos efluentes municipais. Os valores estimados de MOB, a partir da massa do BaCO_3(s) fixado, são superiores aos valores de MOB, calculados através do O₂ consumido ao longo do ensaio. Indicando que uma parte (25%) de todo CO₂ fixado pode ter sido gerado por processos de degradação anaeróbia, ou, não houve a remoção de todo o CO₂ do ar de aeração, ou, que uma forma mais oxidada (do que a glicose) está presente no efluente.

Valores obtidos experimentalmente e estimados com as relações estequiométricas das reações I e II para as variáveis estudadas


Protótipo construído para a medição dos parâmetros respirométricos.

Conclusões

Após diversos ajustes no protótipo e definição do protocolo de medidas os ensaios respirométrico e de fixação de CO₂ puderam ser integrados sem prejuízos. O uso do protótipo construído permitiu verificar o comprometimento da qualidade da água do Rio São Mateus, por despejos orgânicos. Os resultados relativos ao CO_2(g) não foram conclusivos. Mesmo assim são importantes, pois podem correlacionar os parâmetros consumo de OD e liberação de CO_2(g), não apenas pela via aeróbia, como amplamente admitido.

Agradecimentos

À UFES pelo apoio financeiro e bolsa de iniciação científica.

Referências

FERREIRA, E.D.S. Aplicação da Respirometria na caracterização do esgoto doméstico afluente a uma ETE por processos de lodos ativados. Dissertação de mestrado em tecnologia ambiental e recursos hídricos. Departamento de Engenharia Civil e Ambiental da Universidade de Brasília, Brasil, 117p, 2002.
SPERLING, M.V. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgotos. UFMG. 3ª edição, 2005.
VARGAS, M.V.L.; COTTA, A.J.B. Avaliação dos impactos decorrentes do lançamento de efluentes urbanos no Rio São Mateus – ES: Resultados Preliminares. In: XVI COREEQ – Congresso Regional de Engenharia Química. Anais do Coreeq 2013, 2013.