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MAIO/1992
ABNT-Associação Brasileira de Normas Técnicas
NBR 12614
Águas - Determinação da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) - Método de incubação (20°C, cinco dias)
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Método de ensaio
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Origem: Projeto 01:602.04-003/87 CEET - Comissão de Estudo Especial Temporária de Meio Ambiente CE-01:602..04 - Comissão de Estudo de Análises Orgânicas NBR 12614 - Biochemical oxygen demand determination incubation method (20°C, five days) - Method of test Descriptors: Water. Biochemical. Oxygen demand Palavras-chave: Água. Oxigênio. DBO
SUMÁRIO 1 Objetivo 2 Documentos complementares 3 Definição 4 Aparelhagem 5 Execução do ensaio 6 Resultados
5 páginas
NBR 11958 - Águas - Determinação de oxigênio dissolvido - Método do eletrodo de membrana - Método de ensaio
3 Definição Para os efeitos desta Norma é adotada a definição de 3.1.
1 Objetivo
3.1 Demanda bioquímica de oxigênio (DBO)
Esta Norma prescreve o método de determinação da demanda bioquímica de oxigênio (DBO) em amostras de coleções líquidas em geral, efluentes domésticos e industriais, lodos e água de mar.
Quantidade de oxigênio necessária para a oxidação biológica e química das substâncias oxidáveis contidas na amostra, nas condições do ensaio.
2 Documentos complementares Na aplicação desta Norma é necessário consultar: NBR 9898 - Preservação e técnicas de amostragem de efluentes líquidos e corpos receptores - Procedimento NBR 10357 - Águas - Determinação da demanda química e oxigênio (DQO) - Métodos de refluxo aberto, refluxo fechado-titulométrico e refluxo fechadocolorimétrico - Método de ensaio NBR 10559 - Águas - Determinação de oxigênio dissolvido - Método iodométrico de Winkler e suas modificações - Método de ensaio
4 Aparelhagem Na aplicação deste método é utilizada a seguinte aparelhagem: a) incubadora a ar ou um banho de água termostatizada (20 ± 1)°C, sem luz; b) frascos de DBO de vidro de borossilicato, boca estreita, volume 250 mL - 300 mL, tampa esmerilhada, com “selo d’água”; c) provetas de 1000 mL, com tampa; d) béquer de 500 mL, 1000 mL e 2000 mL; e) pipetas volumétricas, capacidades diversas;
NBR 10664 - Águas - Determinação de resíduos (sólidos) - Método gravimétrico - Método de ensaio
f) balões volumétricos, capacidades diversas.
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5 Execução do ensaio
5.1.10 Inibidor de nitrificação 2-cloro-6 (triclorometil) piridina
5.1 Reagentes e soluções
5.1.11 Água de diluição sem semente
5.1.1 Água destilada
Estocar a água destilada a 20°C no escuro, em recipiente de vidro com tampa de algodão, por 24 h, para saturá-la de oxigênio; no momento do uso, adicionar 1 mL de cada uma das soluções-tampão de fosfatos (5.1.2), sulfato de magnésio (5.1.3), cloreto de cálcio (5.1.4) e cloreto férrico (5.1.5) por litro de água destilada. Estocar a (20 ± 1)°C. A água de diluição sem semente não deve consumir mais que 0,2 mg O2/L num período de incubação de cinco dias.
Contendo menos que 0,01 mg/L de cobre, isenta de cloro, cloraminas, alcalinidade de hidróxidos, matéria orgânica e ácidos. Nota: Alternativamente, usar água deionizada. 5.1.2 Solução-tampão de fosfatos
Dissolver 8,5 g de fosfato monobásico de potássio p.a. (KH2PO4); 21,75 g de fosfato dibásico de potássio p.a. (K2HPO4); 33,4 de fosfato dibásico de sódio heptaidratado p.a. (Na2HPO4.7H2O); e 1,7 g de cloreto de amônio p.a. (NH4Cl) em 500 mL de água destilada. Diluir a 1000 mL. O pH da solução deve ser 7,2 sem ajuste. 5.1.3 Solução de sulfato de magnésio
Dissolver 22,5 g de sulfato de magnésio heptaidratado p.a. (MgSO4.7H2O) em água destilada e diluir a 1000 mL. 5.1.4 Solução de cloreto de cálcio
Dissolver 27,5 g de cloreto de cálcio p.a. (CaCl2), em água destilada, e diluir a 1000 mL. 5.1.5 Solução de cloreto férrico
Nota: Alternativamente, saturar de oxigênio a água destilada por aeração com ar comprimido limpo (pode-se usar bomba de ar do tipo da usada para aquário). Aguardar aproximadamente 30 min para evitar o uso de água supersaturada de oxigênio. 5.1.12 Água de diluição com semente
Preparar a água de diluição conforme 5.1.11. No momento do uso, adicionar uma quantidade adequada de semente (5.1.13) à água de diluição, de modo que a DBO da água de diluição com semente seja da ordem de 0,6 mg O2/L a 1,0 mg O2/L. Nota: A quantidade de semente a ser adicionada à água de diluição pode ser determinada através de: P=
60 ; V = 10 P A
Onde:
Dissolver 0,25 g de cloreto férrico hexaidratado p.a. (FeCl3.6H2O), em água destilada, e diluir a 1000 mL.
A = demanda química de oxigênio (DQO) da semente, mg O2/L, conforme NBR 10357
Nota: Desprezar as soluções anteriormente mencionadas, assim que for observada qualquer alteração, especialmente sinais de desenvolvimento biológico.
P = % de semente na água de diluição V = volume da semente (mL) a acrescentar a 1 L de água de diluição
5.1.6 Solução de hidróxido de sódio 1 N 5.1.13 Semente
Dissolver 40 g de hidróxido de sódio p.a. (NaOH), em água destilada isenta de gás carbônico (CO2), e diluir a 1000 mL. Guardar em frasco de polietileno ou em frasco de vidro borossilicato com rolha de borracha. 5.1.7 Solução de ácido sulfúrico 1 N
Diluir 28 mL de ácido sulfúrico concentrado p.a. (H2SO4) a 1000 mL, com água destilada. 5.1.8 Solução de sulfito de sódio 0,025 N
Dissolver 1,575 g de sulfito de sódio p.a. (Na2SO3) em 1000 mL de água destilada. Preparar diariamente. (1 mL desta solução elimina 0,5 mg de cloro residual.) 5.1.9 Solução de ácido glutâmico-glicose
Secar aproximadamente 200 mg de glicose p.a. e 200 mg de ácido glutâmico p.a. em estufa a 103°C por 1 h. Pesar 150 mg de glicose e 150 mg de ácido glutâmico, dissolver em água destilada e diluir a 1000 mL. Preparar imediatamente antes do uso. Nota: Esta solução apresenta uma DBO teórica de aproximadamente 200 mg O2/L.
A finalidade da semente é introduzir uma população biológica capaz de oxidar a matéria orgânica biodegradável da amostra. Na presença de microorganismos na amostra, como no caso de esgotos, água de superfície e alguns efluentes não-clorados, não é preciso empregar semente. Na ausência ou presença de pequenas quantidades de microorganismos na amostra, em virtude da temperatura elevada, altas diluições, condições extremas de pH e efluentes industriais não-tratados, é preciso empregar semente. Nota: A sememte deve ser testada quanto à sua atividade com uma diluição a 2% da solução de ácido glutâmicoglicose (5.1.9). Caso a DBO do teste não esteja entre (200 ± 37)mg O2/L, rejeitar qualquer resultado analítico obtido com esta semente e água de diluição. Verificar as causas. 5.1.13.1 O material de preferência empregado como semente é o efluente do sistema de tratamento biológico da amostra a analisar, sem desinfecção. A semente deve ser aclimatada a 20°C. Nota: Alternativamente, poderá se obter semente da água receptora, preferencialmente 3 km a 8 km a jusante do lançamento.
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5.1.13.2 Na impossibilidade de se utilizar o recomendado
em 5.1.13.1, usar esgoto doméstico, decantado no mínimo por 1 h e no máximo por 36 h a 20°C. A semente deve ser livre de partículas em suspensão. Se necessário, filtrar em algodão. Nota: Alternativamente, usar como semente uma suspensão de solo rico em material orgânico ou lodo ativado. 5.1.13.3 Quando o material orgânico presente na amostra não é facilmente oxidável pelos microorganismos do esgoto doméstico, utilizar semente adaptável em laboratório, procedendo da seguinte forma:
a) colocar aproximadamente 10L de esgoto sanitário bruto em cuba de vidro e fazer aeração com sistema de agitação mecânica durante cinco dias, mudando a cada dia 50% do volume do esgoto aerado, após decantação de 1h. O lodo resultante desta operação encontra-se ativado. O pH do líquido equalizado situa-se entre 7,6 e 8,6; b) completados os cinco dias de aeração, deixar o líquido decantar e retirar todo o sobrenadante, permanecendo o lodo no fundo da cuba de aeração;
deve ser feito a -20°C no período máximo de 30 min, e a amostra deverá ser acondicionada em vários frascos, com volumes próximos daqueles que serão utilizados na análise da DBO, pois descongelamentos sucessivos ocasionam queda no título da semente. A semente conservada pelo processo de congelamento poderá necessitar de reaclimatação através de aeração, podendo ser utilizada por um período máximo de seis meses. 5.2 Princípio do método A demanda bioquímica de oxigênio é um teste empírico que corresponde à diferença entre as concentrações de oxigênio no início e no fim do período de incubação, em condições específicas do ensaio. A temperatura de incubação é padronizada em 20°C e o tempo de incubação em cinco dias. Admite-se que nestas condições 80% da matéria orgânica carbonada já estejam mineralizados e começando a nitrificação. Uma oxidação total, em geral, leva cerca de 20 dias. 5.3 Interferentes 5.3.1 Substâncias inorgânicas redutoras, como sulfeto e
ferro ferroso, ocasionam erros positivos. c) completar o volume original com uma mistura de 70% de esgoto sanitário bruto e 30% da amostra a analisar, a qual teve o seu pH ajustado para 7,0. Fazer aeração durante três dias;
5.3.2 O pH da amostra interfere no comportamento dos
microorganismos, devendo permanecer entre 6,5 e 7,5. 5.3.3 Elevadas quantidades de algas ocasionam erros
d) após este período, um terço do líquido equalizado é esgotado e o restante deixado decantar por 1h. Retirar o líquido sobrenadante, permanecendo o lodo ativado no fundo da cuba. A unidade é reintegrada ao volume original pela adição de uma mistura de 50% de esgoto sanitário e 50% da amostra a analisar. Fazer aeração durante três dias; e) esgotar novamente um terço do líquido equalizado e o restante decantar por 1h. Retirar o líquido sobrenadante, permanecendo o lodo ativado no fundo da cuba de aeração. Reintegrar ao volume original adicionando uma mistura de 30% de esgoto sanitário bruto e 70% da amostra a analisar. Fazer aeração durante cinco dias; f) ao final deste período, a semente esta pronta para uso (líquido equalizado), normalmente possuindo as seguintes características: DQO - 60 mg O2/L a 150 mg O2/L DBO - 30 mg O2/L a 100 mg O2/L
positivos. 5.3.4 O cloro que interfere no desenvolvimento dos microorganismos da amostra deve ser eliminado através da adição de solução de sulfito de sódio (5.1.8). 5.3.5 Amostras supersaturadas de oxigênio contendo mais
de 9 mg O2/L a 20°C podem apresentar perda de oxigênio durante a incubação. Reduzir o teor de oxigênio à saturação pela agitação da amostra. 5.3.6 A presença de microorganismos capazes de oxidar a
matéria nitrogenada, no período de cinco dias, aumenta o resultado final. Para evitar esta interferência, adicionar 3,333mg do inibidor de nitrificação (5.1.10) a cada frasco de incubação. Nota: Alternativamente, adicionar 10mg do inibidor de nitrificação (5.1.10) por litro de água de diluição. 5.3.7 Interferem ainda outros fatores dificilmente contro-
láveis, tais como: a) duração da fase de crescimento dos micro-organismos;
g) o exame biológico deve indicar a presença de número considerável de protozoários (ciliados fixos);
b) velocidade de utilização do oxigênio pelos interferentes;
h) para conservar a semente, retirar de cinco em cinco dias um terço da semente aerada equalizada e recolocar na cuba um volume igual ao retirado de uma mistura de 70% da amostra a ser analisada (com ph ajustado para 7,0) e 30% de esgoto sanitário bruto. A aeração deverá ser contínua;
c) atividade e concentração desconhecida dos microorganismos;
5.4 Procedimento
i) outro processo de conservação da semente consiste no congelamento desta. Este congelamento
Existem variações do método, podendo-se adaptá-lo aos diversos tipos de amostras, a saber:
d) presença de tóxicos.
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a) método A - incubação sem diluição,
Onde: P1, P2, P3 e P4 = percentagem de amostra da primeira à quarta proveta, respectivamente
- aplica-se a águas superficiais pouco poluídas, que contêm microorganismos próprios e oxigênio suficiente para que, após cinco dias de incubação, ainda haja oxigênio na amostra; b) método B - incubação com diluição, - aplica-se a águas superficiais poluídas, efluentes e águas residuais que têm microorganismos próprios, mas não oxigênio suficiente para que, após cinco dias de incubação, ainda haja oxigênio dissolvido na amostra; c) método C - incubação com diluição e semeadura, - aplica-se a águas residuais e efluentes que não possuem microorganismos próprios, nem oxigênio na amostra; d) método D - suspensão e incubação com diluição e semeadura, - aplica-se a lodos. Nota: Coletar a amostra para determinação da DBO conforme NBR 9898. 5.4.1 Método A - Incubação sem diluição 5.4.1.1 Ajustar o pH da amostra entre 6,5 e 7,5 e eliminar os
interferentes, se necessário, conforme 5.3. 5.4.1.2 Transferir por sifonação a amostra homogeneizada para dois frascos de DBO, até transbordar, e tampar com cuidado sem deixar bolhas de ar no interior deles.
V1, V2, V3 e V4 = volume (mL) de amostra da primeira à quarta proveta respectivamente 5.4.2.3 Transferir, por sifonação, a amostra diluída de ca-
da proveta para dois frascos de DBO, até transbordar. Tampar com cuidado sem deixar bolhas de ar no interior deles. Obtêm-se então duas séries iguais de diluições da amostra. Nota: Alternativamente, preparar as diluições diretamente em frascos de DBO aferidos, efetuando a correção de volume no cálculo final. DBO = (ODi - OD5)d Onde: ODi = oxigênio dissolvido inicial em mg/L, determinado antes da incubação OD5 = oxigênio dissolvido em mg/L, determinado após cinco dias de incubação a 20°C d=
volume do frasco de DBO, em mL volume da amostra utilizado, em mL
5.4.2.4 Após 15 min, determinar a concentração de oxigênio dissolvido, OD1, em uma das séries de frascos. 5.4.2.5 Incubar a outra série de frasco por (120 ± 2) h a 20°C no escuro. Em seguida, determinar a concentração de oxigênio dissolvido, OD5.
5.4.1.3 Após 15 min, determinar a concentração de oxigênio dissolvido OD i, em um dos frascos, conforme NBR 10559 ou NBR 11958.
5.4.2.6 Efetuar um controle da água de diluição sem semente (5.1.11). Encher frascos de DBO e medir a concentração de oxigênio dissolvido de um deles e a do outro após cinco dias de incubação.
5.4.1.4 Incubar o outro frasco por (120 ± 2) h a 20°C no
5.4.3 Método C - Incubação com diluição e semeadura
escuro. Em seguida, determinar a concentração de oxigênio dissolvido, OD5.
5.4.3.1 Proceder conforme 5.4.2.1 a 5.4.2.5, empregando água de diluição, com semente (5.1.12).
5.4.2 Método B - Incubação com diluição 5.4.3.2 Proceder com a semente conforme 5.4.2.2 a 5.4.2.1 Ajustar o pH da amostra entre 6,5 e 7,5 e eliminar
5.4.2.5.
os interferentes, se necessário, conforme 5.3. 5.4.2.2 Preparar no mínimo quatro diluições adequadas da
amostra, em provetas de 1000 mL, enchendo-as parcialmente com água de diluição sem semente (5.1.11). Acrescentar a cada proveta volume de amostra correspondente, para obterem-se as diluições. Completar a 1000 mL com água de diluição (5.1.11), homogeneizando sem formação de bolhas de ar. Nota: Sugestão prática para determinação das diluições adequadas: 500 P3 = ; V3 = 10 P3 DQO da amostra P4 = 2 P3 ; V4 = 10 P4 P2 = P1 =
P3 P2 P3 P4
; V2 = 10 P2 ; V1 = 10 P1
5.4.4 Método D - Suspensão e incubação com diluição e semeadura 5.4.4.1 Preparar uma suspensão de quantidade conhecida de lodo úmido, aproximadamente 20 g em 1 L de água destilada. 5.4.4.2 Ajustar o pH da suspensão entre 6,5 e 7,5, se necessário. 5.4.4.3 Proceder com a suspensão conforme 5.4.2.2 a 5.4.2.5, empregando água de diluição, com semente (5.1.12). 5.4.4.4 Proceder com a semente conforme 5.4.2.2 a
5.4.2.5. 5.4.4.5 Determinar o teor de resíduo total do lodo. Consultar NBR 10664.
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6 Resultados
f
6.1 Expressão dos resultados
= relação entre os percentuais de semente presente na amostra e na semente-controle, ou seja: % semente na amostra % semente-controle
f=
6.1.1 Método A: A expressão do resultado da DBO é:
Nota: Para obter o resultado final, observar nota de 6.1.2.
mg O2/L = ODi - OD5
6.1.4 Método D: A expressão do resultado da DBO para
Onde:
cada diluição é:
ODi = oxigênio dissolvido inicial em mg/L, determinado antes da incubação
mg O2/L =
(ODi - OD5) - (ODis - OD5s) f p.Q.T
Onde: OD5 = oxigênio dissolvido em mg/L, determinado após cinco dias de incubação a 20°C
ODi = oxigênio dissolvido inicial da amostra em mg/L, determinado antes da incubação
6.1.2 Método B: A expressão do resultado da DBO para
cada diluição é: mg O2/L =
(ODi - OD5) 100 % amostra
Onde: ODi = oxigênio dissolvido inicial em mg/L, determinado antes da incubação OD5 = oxigênio dissolvido em mg/L, determinado após cinco dias de incubação a 20°C Nota: Escolher, para cálculo do resultado da DBO, aquela diluição ou a média das diluições que apresentarem um consumo de 40% a 70% da quantidade inicial de oxigênio. As diluições escolhidas devem apresentar no mínimo 1 mg/L de oxigênio dissolvido após cinco dias de incubação, e o consumo mínimo de oxigênio deve ser superior a 2 mg/L. Para determinar a percentagem de OD consumido, empregar a seguinte fórmula: % O2 consumido =
OD5 = oxigênio dissolvido da amostra em mg/L, determinado após cinco dias de incubação a 20°C ODis = oxigênio dissolvido inicial da semente em mg/L, obtido através de diluições adequadas e medido separadamente para controle OD5s = oxigênio dissolvido da semente em m g/L, após cinco dias de incubação a 20°C, obtido através de diluições adequadas e medido separadamente para controle p
= fração volumétrica da amostra usada para realizar as diluições
f
= relação entre os percentuais de semente presente na amostra e na semente-controle, ou seja: f=
(ODi - OD5) 100 ODi
% semente na amostra % semente-controle
Q
= quantidade de lodo úmido com que foi preparada a suspensão, em g/L
T
= teor de sólidos do lodo, em g/g
6.1.3 Método C: A expressão do resultado da DBO para
cada diluição é: mg O2/L =
(ODi - OD5) - (ODis - OD5s) f p
Onde:
6.2 Precisão e exatidão
ODi = oxigênio dissolvido inicial da amostra em mg/L, determinado antes da incubação OD5 = oxigênio dissolvido da amostra em mg/L, determinado após cinco dias de incubação a 20°C ODi = oxigênio dissolvido inicial da semente em mg/L, obtido através de diluições adequadas e medido separadamente para controle OD5s = oxigênio dissolvido da semente em mg/L, após cinco dias de incubação a 20°C, obtido através de diluições adequadas e medido separadamente para controle p
Nota: O resultado é expresso na base seca.
= fração volumétrica da amostra usada para realizar as diluições
6.2.1 Não existe, até a presente data, padrão para se de-
terminar a exatidão do teste de DBO. 6.2.2 Conforme o “Standard Methods of the Examination of Water and Wastewater”, 16ª edição, num estudo interlaboratorial envolvendo de 86 a 102 laboratórios, foi analisada DBOs em amostras sintéticas preparadas através de uma mistura de 1:1 de ácido glutâmico com glicose (5.1.9), numa concentração que varia de 5 mg/L a 340 mg/L. A equação da regressão para média X e para o desvio-padrão “s” foi:
X = 0,665 (quantidade de padrão acondicionado - 0,149) s = 0,120 (quantidade de padrão adicionado + 1,04) P ara um a m istura de padrão prim ário de 300 m g/L, a m édia de D B O s foi 199,4 m g/L com desvio-padrão de 37,0 m g/L.
