Aula 2 caracterização qualitativa esgoto

TRATAMENTO DE ÁGUAS
RESIDUÁRIAS
Aula 2 – Parâmetros, requisitos, padrões de qualidade
das águas e caracterização qualitativa dos esgotos

Parâmetros de qualidade da água
Devido à multiplicidade de aplicações da água nas
diversas atividades humanas, o conceito de
qualidade da água precisa ser relativizado em
função do uso a que se destina: consumo humano,
irrigação, uso industrial etc. A qualidade da água
pode ser expressa através de diversos parâmetros,
que traduzem as suas características físicas,
químicas e biológicas.

Parâmetros de qualidade da água Parâmetros físicos
Cor: Representa a coloração da água. Geralmente a
cor esta relacionada com os sólidos dissolvidos.
Esse parâmetro e determinante para a aceitação
de água para consumo humano. Uma água de
abastecimento deve ser o mais incolor possível.
Cores mais acentuadas em águas naturais
representam a presença de matéria orgânica em
decomposição ou a presença de ferro ou
manganês.

Parâmetros de qualidade da água Parâmetros físicos
Sabor e odor: São parâmetros relativos aos sentidos
do gosto e do olfato. São parâmetros relevantes
para a produção de água de abastecimento.
Comumente estão relacionados a presença de
matéria orgânica em decomposição ou presença
de contaminantes industriais.
Temperatura: Representa a intensidade de calor da
água. E um parâmetro de maior importância para
caracterização de corpos d’água e interfere nos
processos de tratamento de água e esgoto.

Parâmetros de qualidade da água Parâmetros químicos
pH: Representa a concentração de íons de hidrogênio H+.
Da uma indicação da acidez, neutralidade, ou
alcalinidade da água. Os sólidos dissolvidos na água
são os agentes que interferem no valor do seu pH. E um
parâmetro de relevância tanto para o tratamento da
água, como do esgoto. Valores de pH afastados da
neutralidade podem afetar a vida nas águas.
Interpretação:
•
pH < 7: condição acida
• pH = 7: condição neutra
• pH > 7: condição básica

Alcalinidade: Representam a quantidade de íons presentes na
água para neutralizar os íons H+. Os principais constituintes
da alcalinidade são os bicarbonatos (HCO3); carbonatos
(CO3 2-); e hidróxidos.(HO-). A constituição da água, com
maior ou menor concentração variada de cada um desses
íons propicia alterações no valor do pH das águas.
Interpretação: A alcalinidade, o teor de gás carbônico e o pH
estão relacionados:
• pH < 9,4: presença de hidróxidos ou carbonatos;
• pH entre 8,3 e 9,4 presença de carbonatos e bicarbonatos;
• pH entre 4,4 e 8,3 presença apenas de bicarbonato.

Acidez: Capacidade da água em resistir as mudanças de
pH causadas pelas bases. Relaciona-se a presença de
gás carbônico livre (CO2) e acido sulfídrico (H2S). Tem
pouco significado sanitário. Podem caracterizar
decomposição de matéria orgânica na água ou
contaminação industrial.
Interpretação: A alcalinidade, o teor de gás carbônico e
o pH estão relacionados
• pH > 8,2: ausência de CO2;
• pH entre 4,5 e 8,2 acidez carbônica;
• pH <4,5 ácidos minerais fortes provenientes de
despejos industriais.

Dureza: Concentração de catodos multimetalicos em
concentração. Os catodos mais comuns são
divalentes (Ca+2) e (Mg+2). Não ha evidencia de
que a dureza interfira sobre a qualidade dos
esgotos.
Ferro e manganês: O ferro e manganês quando
presentes nas águas, apresentam-se nas formas
insolúveis (Fe+3) e (Mn+4). Não ha evidencia de
que interfiram sobre a qualidade dos esgotos.

Cloretos: Todas as águas naturais, em maior ou menor escala,
possuem íons resultantes da dissolução de minerais. Os
cloretos (Cl-) são advindos da dissolução de sais. Estão
portanto relacionados aos sólidos dissolvidos.
Fósforo: As principais formas que o fosfato se apresenta nas
águas são: ortofosfatos, polifosfatos e fosfato orgânico. A
sua presença na água esta associada a sólidos em
suspensão ou sólidos em solução. Sua origem natural nas
águas se deve a sua presença de compostos orgânicos e
a sua dissolução em compostos no solo. A ação humana
também propicia o incremento de fósforo na água,
através dos despejos sanitários ou industriais.
O fósforo e um elemento indispensável ao crescimento dos
microorganismos responsáveis pelo tratamento do esgoto.

Nitrogênio: Dentro do ciclo do nitrogênio na biosfera, ele pode alternar entre
diversos estados de oxidação. No meio aquático, o nitrogênio pode ser
encontrado nas seguintes formas:
(N) – nitrogênio molecular, neste estado e volátil e escapa para a atmosfera;
(NH3) – amônia, nesta forma e nocivo aos peixes;
(NO2 -) – nitrito (primeira forma oxidada);
(NO3 -) – nitrato (segunda forma oxidada);
Nitrogênio orgânico – dissolvido na água ou em suspensão. A origem natural do
nitrogênio na água deve-se a atmosfera e principalmente a decomposição de
compostos orgânicos presentes nos lançamentos de despejos na água,
motivados por ação humana. Ele e imprescindível para o crescimento dos
microorganismos responsáveis pelo tratamento de esgotos. Mas quando
sua concentração e muito elevada em um recurso hídrico pode ser
prejudicial, pois pode provocar o consumo de oxigênio dissolvido (O2) e o
crescimento exagerado dos microorganismos comprometendo a vida no
meio hídrico. Esse fenômeno e conhecido como eutrofização.

Oxigênio dissolvido: O oxigênio dissolvido (OD) e de especial
importância para os organismos aeróbios (que necessitam do
oxigênio para respirar). Assim um esgoto tratado deve conter
certo índice de OD antes de ser lançado no corpo receptor, ou
estar isento de substancias que podem ser decompostas,
através do consumo de OD das águas.
A origem natural de OD na água relaciona-se a dissolução do
oxigênio atmosférico nas turbulências das correntezas das
águas e pela sua produção pelos organismos fotossintéticos
(algas).
Pela sua importância para a decomposição de matéria orgânica e
também para a existência de vida nas águas, o OD e
considerado o principal parâmetro de caracterização dos efeitos
da poluição por despejos orgânicos nas águas.

Matéria orgânica: A matéria orgânica presente nos
corpos d’água e a causadora do principal problema
de poluição dos recursos hídricos. O consumo de
oxigênio do meio aquático pelos microorganismos nos
seus processos metabólicos e estabilização da matéria
orgânica,
reduz
a
concentração
de
OD,
comprometendo a existência da vida aquática.
A Demanda Bioquímica de Oxigênio – DBO retrata de
uma forma indireta, o teor de matéria orgânica nos
esgotos ou nos corpos d’água. Trata-se de uma
indicação do potencial de consumo de oxigênio
dissolvido do meio.

Micropoluentes inorgânicos: Uma grande parte dos micropoluentes
inorgânicos são tóxicos. Nesse grupo encontram-se os metais
pesados. Entre os metais pesados que se dissolvem na água incluemse:
As – arsênio Cd – cádmio
Ag – prata

Cr – cromo Pb – chumbo Hg – mercúrio

Vários destes metais encontram-se na cadeia alimentar aquática
representando um grande perigo para os organismos situados
nos degraus superiores. Felizmente a concentração dos metais
tóxicos nas águas dos corpos d’água e bem pequena. A atividade
humana em mineradoras representa um serio problema ambiental,
quando propicia o lançamento de metais pesados na água ou no
solo.

Micropoluentes orgânicos: Alguns materiais orgânicos são
resistentes a degradação biológica e com o agravante de
estarem associados a problemas de toxicidade. Entre
esses produtos encontram-se os defensivos agrícolas, alguns
tipos de detergentes e outros produtos químicos. A presença
desses compostos orgânicos da água se da por dissolução.
O grande problema desses compostos e que mesmo em
reduzida concentração provocam grandes problemas de
toxidade.
A origem desses produtos nos corpos d’água pode ate,
eventualmente, ter origem natural, pois podem estar
presentes em madeiras. Sua freqüência expressiva, no
entanto, esta associada a ação do homem.

Parâmetros de qualidade da água –
Parâmetros biológicos
Para definição da qualidade da água dos corpos
d’água, os microorganismos apresentam dois
aspectos relevantes:
1)
de promoverem a transformação da matéria dentro
dos ciclos biogeoquímicos (autodepuração). Esse
aspecto e extremamente benéfico a preservação dos
recursos hídricos; e
2)
por outro lado, ocasionarem a transmissão de
doenças.
Sendo assim, para garantia de que um corpo d’água não
afete a saúde publica, torna-se essencial conhecer a
potencialidade de contaminação que ele pode
oferecer.

Parâmetros de qualidade da água –
Parâmetros biológicos
O parâmetro mais usual para qualificação biológica da
água, identificando sua potencialidade de
microorganismos patológicos, e a quantificação dos
coliformes, em especial de Escherichia coli. Esse e um
método indireto de aferição. As bactérias Escherichia coli
residem apenas no intestino dos animais de sangue quente
e não são patogênicas. Em um grama de fezes, em
media, são encontrados 50 milhões de fecais, ou 3
milhões por 100 ml de esgoto. Os microorganismos
causadores de doenças entéricas se originam da
mesma fonte, ou seja, fezes contaminadas.
Conseqüentemente a água com poluição fecal, via
presença de coliformes fecais, e identificada como
sendo potencialmente perigosa.

Requisitos de qualidade das águas
Os requisitos de qualidade de água são função de
seus usos previstos.

Padrões de qualidade
Além dos requisitos de qualidade, há a necessidade
de estabelecer um padrão de qualidade,
embasado em um suporte legal. Os padrões devem
ser cumpridos, por força da legislação, pelas
entidades envolvidas.
Sobre a qualidade da água temos:
• Padrões de lançamento do corpo receptor;
• Padrões de qualidade do corpo receptor;
• Padrões de qualidade para determinados usos
(potabilidade).

Padrões de qualidade


Padrões de qualidade para os corpos d’água das
diversas classes e padrões de lançamento
Classificação das águas Resolução CONAMA
Nº357/2005 e 430/2011

Classes de
enquadramento
dos corpos
d’água

Classes de enquadramento dos corpos
d’água

Padrões de qualidade da água

Índice de qualidade de água - IQA
A CETESB desenvolveu um modelo de IQA que
incorpora nove parâmetros relevantes para a
avaliação da qualidade das águas, tendo como
determinante principal a utilização das mesmas
para abastecimento público.
Para o cálculo do IQA, são consideradas variáveis de
qualidade que indicam o lançamento de efluentes
sanitários para o corpo d’água, fornecendo uma
visão geral sobre as condições de qualidade das
águas superficiais.

O IQA é calculado através dos parâmetros:
temperatura da amostra, pH, oxigênio dissolvido,
demanda bioquímica de oxigênio, coliformes termo
tolerantes, nitrogênio total, fósforo total, resíduo
total e turbidez.
A partir do resultado, pode-se determinar a
qualidade da água bruta que, indicada por um
número entre 0 e 100, é classificada de acordo
com a Tabela.


Exemplo
IQA – Índice de Qualidade das Águas (CETESB,2010)


UGRHI
5 - PCJ

Nº Pontos
Amostragens
80

% em cada faixa de qualidade
Ótima

Boa

Regular

Ruim

Péssima

31

44

21

4

Critérios e gerenciamento da
qualidade das águas
Os critérios de qualidade da água são baseados em
levantamentos científicos e deve refletir o conhecimento
sobre:
• Todos os efeitos provocados por poluentes existentes
num corpo hídrico sobre a saúde e bem-estar do homem,
sobre o ecossistema aquático, sobre as características
estéticas, sobre a possibilidade de uso recreacional.
• A concentração e dispersão de poluentes e seus produtos
secundários através de processos biológicos, físicos e
químicos.
• Os
efeitos dos poluentes sobre a diversidade,
produtividade e estabilidade do ecossistema aquático

Critérios e gerenciamento da
qualidade das águas
O gerenciamento da qualidade da água exige que
sejam estabelecidas formas de acompanhamento
da variação de indicadores da qualidade da
água, permitindo avaliar as condições de
poluição e alteração de um corpo hídrico. Este
controle será exeqüível se for definido um conjunto
de parâmetros significativos que atendam a um
objetivo estipulado.

Autodepuração
Com o lançamento de despejos urbanos em corpos
d’água, além do aspecto visual desagradável, da
exalação de gases mal cheirosos e ainda da
possibilidade de contaminação de animais ou seres
humanos, pelo consumo ou contato com essa água,
há o declínio da concentração de oxigênio
dissolvido no meio, comprometendo, desta forma, a
sobrevivência dos seres de vida aquática.

A autodepuração dos cursos d’água
Um corpo d’água poluído por lançamentos de
matéria orgânica biodegradável sofre um processo
de recuperação denominado de autodepuração.
A autodepuração realiza-se por meio de processos
físicos
(diluição,
sedimentação)
químicos
(oxidação) e biológicos.
Lançamento de matéria
orgânica

Estabilização da
matéria orgânica por
bactérias

Consumo de
oxigênio dissolvido

Etapas da autodepuração
Decomposição
A quantidade de oxigênio dissolvido na água
necessária para a decomposição da matéria orgânica
– DBO é o oxigênio que vai ser respirado pelos
microorganismos decompositores aeróbios para a
decomposição da matéria orgânica lançada na água.
O conhecimento da DBO do esgoto como um todo já e
suficiente para determinar o impacto do despejo desse
material na concentração de oxigênio dissolvido OD ,
do corpo d’água receptor.


O consumo de oxigênio dissolvido para a digestão da
matéria orgânica ocorre durante um certo intervalo
de tempo. A temperatura afeta a taxa de degradação
da matéria orgânica, pois o metabolismos dos
microorganismos decompositores tende a acelerar-se
com o aumento da temperatura.
Quando os microorganismos terminam sua tarefa,
dizemos que a matéria orgânica foi estabilizada ou
mineralizada, por não existirem mais compostos
orgânicos biodegradáveis, mas apenas água, gás
carbônico e sais minerais.

Recuperação de oxigênio dissolvido ou reaeração
Existem fontes continuas que adicionam oxigênio a
água: a atmosfera e a fotossíntese. As trocas
atmosféricas são mais intensas quanto maior for a
turbulência no curso de água. Durante a fase de
decomposição, os microorganismos que morrem, o
oxigênio começa a “sobrar” e a sua concentração
aumenta novamente. Essas duas etapas ocorrem
simultaneamente ao longo de todo o processo.


Caso a quantidade de matéria orgânica lançada
seja muito grande, pode haver o esgotamento
total do oxigênio dissolvido na água. A
decomposição será feita pelos microorganismos
anaeróbios, que prosseguem as reações de
decomposição.
Como
subproduto
dessa
decomposição haverá a formação de metano, gás
sulfídrico e outros. A decomposição anaeróbia não
e completa, devendo ser completada pela
decomposição aeróbia quando o rio apresentar
teores mais elevados de oxigênio.

Zonas de autodepuração
Existem quatro zonas de autodepuração ao longo de
um curso d’água que recebe águas residuárias
ricas em material orgânico:
•zona de degradação;
•zona de decomposição ativa;
•zona de recuperação; e
•zona de águas limpas.

Zona de degradação: tem início logo após o
lançamento de esgoto no curso d’água. Apresenta
grande quantidade de material orgânico, ainda
em estágio complexo, mas potencialmente
decomponível.
Zona de decomposição ativa: os microorganismos
estão mais adaptados a nova condição, passando
a desempenhar ativamente suas funções de
decomposição da matéria orgânica. Como
conseqüência a qualidade da água atinge seu
estágio mais deteriorado.

Zona de recuperação: após intenso consumo
de matéria orgânica e degradação do
ambiente, este tende a se recuperar
gradativamente.
Zona de águas limpas: as características
iniciais voltam a ser atingidas no que diz
respeito ao oxigênio dissolvido, matéria
orgânica e bactérias.

Fatores que interferem no processo
•
•

•
•

Temperatura
Concentração de saturação
dissolvido na água
Velocidade do curso d’água
Vazão

do

oxigênio

A capacidade de autodepuração varia de um corpo
hídrico para o outro, tornando-se necessário que
estudos específicos sejam desenvolvidos, no intuito
de conhecer a quantidade de efluentes que o rio é
capaz de receber e diluir, sem que suas
características naturais sejam prejudicadas.

Fatores que interferem no processo
A avaliação de autodepuração de um rio é
usualmente realizada utilizando-se modelagem
matemática, permitindo a simulação dos processos
de autodepuração do rio e conseqüentemente,
auxiliando na tomada de decisões referentes ao
gerenciamento desses recursos.

Formas de Controle da poluição por
matéria orgânica


Visão regional para a bacia hidrográfica como
um todo

Entre as principais alternativas disponíveis, citam-se
as seguintes:


Tratamento do esgoto;



Regularização da vazão d’ água;



Aeração dos esgotos tratados;



Alocação para outros usos para o curso d’água.

matéria orgânica


Tratamento do esgoto

Tratamento individual ou coletivo dos esgotos antes
do lançamento, é usualmente a principal, e muitas
vezes a única estratégia de controle;


Regularização
d’água

das

vazões

dos

curso

Geralmente construir uma barragem a montante
para, para através da regularização aumentar a
vazão mínima do curso d’água.

matéria orgânica


Aeração dos curso d’água

Promover a aeração do curso d’água em algum
ponto a jusante do lançamento, mantendo os
valores de OD em valores superiores ao mínimo.


Aeração dos esgotos tratados

Na saída da estação de tratamento de esgotos,
após a satisfação da demanda de oxigênio, o
efluente pode sofrer uma simples aeração,
usualmente por meio de vertedores.

Consumo de Oxigênio dissolvido
após o lançamento de esgotos
A compreensão do consumo de Oxigênio dissolvido
após o lançamento de esgotos capacita a conhecer
e determinar a qualidade permitida para o
efluente a ser lançado no corpo d’água, incluindo o
nível de tratamento necessário e a eficiência a ser
atingida na remoção do DBO.
Através da compreensão do consumo de oxigênio
dissolvido e da autodepuração dos corpos d´água
é possível compreender o processo natural.

Consumo de Oxigênio dissolvido após
o lançamento de esgotos
O fenômeno de autodepuração esta vinculado ao
restabelecimento do equilíbrio no meio aquático, por
mecanismos essencialmente naturais, após as
alterações induzidas pelos despejos.

Balanço do oxigênio dissolvido
O

oxigênio
dissolvido
tem
sido
utilizado
tradicionalmente para a determinação do grau de
poluição e de autodepuração em cursos d’água.
Fatores interagentes no balanço
Repercussão mais nociva da poluição de um corpo
d’água consequentemente - queda nos níveis de
oxigênio dissolvido
O impacto é estendido a toda comunidade aquática, e
cada redução nos teores de oxigênio dissolvido é
seletiva para determinadas espécies.

Existem modelos matemáticos que incorporam os
fenômenos no balanço do oxigênio dissolvido.
 Consumo de oxigênio: oxidação da matéria
orgânica (respiração)
 Produção de oxigênio: reaeração atmosférica.
A relação que representa as concentrações de OD, e
a distancia ou tempo de percurso, ao longo do
qual se processam as transformações de ordem
bioquímica. Podem ser traduzidas as seguintes
informações:


•
•

•

•
•

•

Identificação das consequências da poluição;
Vinculação da poluição com as zonas de
autodepuração;
Importância relativa do consumo e da produção de
oxigênio;
Ponto crítico de menor concentração de OD;
Comparação entre a concentração crítica de oxigênio
no corpo d’água e a concentração mínima estabelecida
pela legislação;
Local onde o curso d’água volta a atingir as condições
desejadas.

Efeito ecológico da poluição orgânica
Decréscimo dos teores de oxigênio dissolvido, este decréscimo
esta associado a DBO. Como o consumo de oxigênio varia
ao longo do tempo, o valor da DBO em dias distintos é
diferente.
Conceito de DBO representa:

Tanto a matéria orgânica quanto o consumo de oxigênio

DBO remanescente: concentração de matéria orgânica
remanescente na massa líquida em um dado instante.
DBO exercida: oxigênio consumido para estabilizar até
este instante.

Formulação matemática
Curva de depleção do Oxigênio Dissolvido (decréscimo
do oxigênio dissolvido na massa líquida)
O modelo Streeter e Phelps, aborda unicamente dos
aspectos importantes: O consumo de oxigênio pela
oxidação da matéria orgânica e a produção de
oxigênio pela reaeração atmosférica. É um modelo
determinístico e estatístico.
Para situação relativamente simples em que se considera
apenas a desoxigenação e a reaeração atmosférica no
balanço do oxigênio dissolvido.

Modelagem matemática – Streeter e
Phelps

•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•

Este modelo necessita dos seguintes dados:
Vazão do rio, a montante do lançamento;
Vazão de esgotos (Qe);
Oxigênio dissolvido no rio, a montante do lançamento (ODr);
Oxigênio dissolvido no esgoto (ODe);
DBO5 no rio, a montante do lançamento (DBOr);
DBO5 do esgoto (DBOe)
Coeficiente de desoxigenação (k1)
Coeficiente de reareação (k2)
Velocidade de percurso do rio (V)
Tempo de percurso (t)
Concentração de saturação de OD (Cs)
Oxigênio dissolvido mínimo permissível (ODmin)

Phelps
O coeficiente de desoxigenação K1 depende do tipo
da matéria orgânica e do grau de tratamento,
além da temperatura e da presença de outras
substâncias. Efluentes tratados, por exemplo,
possuem uma taxa de degradação mais lenta, pelo
fato da maior parte da matéria orgânica mais
facilmente assimilável já ter sido removida,
restando apenas a parcela de estabilização mais
vagarosa.

Phelps
O valor da K1 depende da temperatura, pois exerce
uma grande influência no metabolismo microbiano.
Valores médio de K1 encontram-se apresentados na
tabela.

Phelps
A temperatura tem grande influência no metabolismo
microbiano, afetando, as taxas de estabilização da
matéria orgânica. A relação empírica entre a
temperatura e a taxa de desoxigenação pode ser
expressa da seguinte forma:
K1T = K1 20° . Ѳ(T-20)
Em que:
K1T = K1 a uma temperatura T qualquer (d-1);
K120° = K1 a uma temperatura T=20°C (d-1)
T = temperatura do líquido (°C);
Ѳ = coeficiente de temperatura (adimensional)
Um valor usualmente empregado de Ѳ é 1,047. Isso significa que o valor de K1 aumenta
4,7 a cada acréscimo de 1°C na temperatura da água.

Phelps
Exposição da água a um gás, Intercâmbio de
moléculas da fase líquida para gasosa e viceversa, este equilíbrio dinâmico define a
Concentração de saturação (Cs). Trocas gasosas em
um sistema em equilíbrio e em um líquido com
deficiência de gás dissolvido

Líquido deficiente de gás

Sistema em equilíbrio

Phelps


Déficit de oxigênio dissolvido

D  D0 x e

K 2.t

Onde:
D = déficit de oxigênio dissolvido, ou seja a diferença entre a
concentração de saturação (Cs) e a concentração existente
em um tempo qualquer, (D=Cs- C);
D0 = déficit de oxigênio inicial (mg/l);
t = tempo em dias;

K2 = coeficiente de reaeração (base e) (dias-1)

Phelps
O valor do coeficiente de reaeração (k2) de um corpo d’água
pode ser determinado por meio de métodos estatísticos. A
seleção do valor do coeficiente K2 tem uma maior influência
nos resultados do balanço do oxigênio dissolvido do que o
coeficiente K1. Existem três métodos para a obtenção de
um valor para o coeficiente K2:
- Valores médios tabelados
- Valores em função das características hidráulicas do
corpo d’água;
- Valores correlacionados com a vazão do curso d’água
descritos pela fórmula K2 = mQn (m e n – coeficientes)

Phelps


Valores médios tabelados

Corpos d’água mais rasos e mais velozes tendem a
possuir maior coeficiente de reaeração, devido,
respectivamente, à maior facilidade de mistura ao
longo da profundidade e à criação de maiores
turbulências na superfície.

Phelps


Influência das
Coeficiente K2

Características

Físicas

no

Profundidade
Elevada
profundidade
Baixo K2

Baixa
profundidade
Elevado K2
Velocidade
Elevada
velocidade
Elevado K2

Baixa
velocidade
Baixo K2

Phelps


Valores em função das características hidráulicas do
corpo d’água.
Pesquisador

Fórmula

Faixa de aplicação

O’Connor e Dobbins (1958)

3,73xV0,5xH-1,5

0,6m ≤ H < 4,0 m
0,05m/s ≤ V < 0,8m/s

Churchill et al (1962)

5,0xV0,97xH-1,67

0,6m ≤ H < 4,0 m
0,8m/s ≤ V < 1,5m/s

Owens et al (apud Branco, 1976)

5,3xV0,67xH-1,85

0,1m ≤ H < 0,6 m
0,05m/s ≤ V < 1,5m/s

V: velocidade do curso d’água;
H: altura da lâmina d’água.

Phelps


Influência da Temperatura

Em dois diferentes estágios:
O aumento da temperatura reduz a solubilidade
(concentração de saturação) do oxigênio no meio
líquido;
O aumento da temperatura acelera os processos de
absorção de oxigênio (aumento do K2).
O efeito da temperatura no coeficiente de reaeração
K2 pode ser expressa por:
K2T = K2(20) x θ(T – 20)

Phelps
A taxa de redução da matéria orgânica é proporcional
à concentração de matéria orgânica presente em um
dado instante de tempo.
Equação:
DBOt = Lo . e–K1t
Em que:
DBOt = é a quantidade de oxigênio dissolvido desde o instante inicial
até o instante de oxigênio necessário para completar a
estabilização da matéria orgânica.
K1 = é a constante de desoxigenação que depende do tipo de
efluente;
T = tempo em dias

Phelps
O equacionamento de Streeter e Phelps para o cálculo
da concentração de OD, combina os processo de
reaeração e desoxigenação pelo decaimento da
matéria orgânica.
Sabe-se que:
Ct = Cs –Dt
Ct = concentração do oxigênio dissolvido no tempo t (mg/l)
Cs = concentração de saturação de oxigênio (mg/l)
Dt = déficit inicial de oxigênio dissolvido no ponto de mistura
(mg/l)

Phelps
Cálculo do perfil de oxigênio dissolvido em função do
tempo:
Ct = Cs - K1 . Lo (e–k1.t – e-k2.t) + (Cs – Co) . e –k2.t
k2 – K1
onde:
Ct = concentração do oxigênio dissolvido no tempo t (mg/l)
Cs = concentração de saturação de oxigênio (mg/l)
Co = concentração inicial de oxigênio, logo após a mistura (mg/l)
K1 = coeficiente da taxa de desoxigenação (dia -1)
K2 = coeficiente da taxa de reaeração (dia-1)
Lo = concentração de determinado poluente, no corpo receptor, após a mistura com o
despejo (mg/l)
Dt = déficit inicial de oxigênio dissolvido no ponto de mistura (mg/l)

Phelps
Ao longo da curva de OD, um ponto é de fundamental
importância: o ponto no qual a concentração de
oxigênio atinge o mínimo valor. Esse é denominado o
tempo crítico, e a concentração de oxigênio, a
concentração crítica.
Esgotos

Curso d’água
OD
(mg/l)
C

Cs
o

Do
Co
to

Dc

Cc

tc

Pontos característicos da curva de depleção (decréscimo) de OD

Tempo (d) ou
distância (km)

Equações Representativas
a) Concentração e déficit de oxigênio no rio após a
mistura com o despejo:

D0  Cs - C0

Q r x ODr  Qe x ODe
C0 
Q r  Qe

Onde:
C0 =Concentração inicial de oxigênio, logo após a mistura mg/l)
D0 = Déficit inicial de oxigênio, logo após a mistura mg/l)

Cs =Concentração de saturação de oxigênio
Qr = Vazão do rio a montante do lançamento dos despejos (m3/s)
Qe = Vazão de esgoto (m3/s)
ODr = Concentração de oxigênio dissolvido no rio, a montante do lançamento dos
despejos (mg/l)
ODe = Concentração de oxigênio dissolvido no esgoto.
O Valor de Cs é função da temperatura da água e da altitude

b) Cálculo da DBO5 e da demanda última no rio após a
mistura com o despejo
DBO Mistura
DBO50

Qr x DBOr  Qe x DBOe 

Q r  Qe

DBO última da mistura

L0  DBO50 x K T
Onde:

KT 

DBOu
1

DBO5 1 - e -5k1

DBO5 = Concentração de DBO5, logo após a mistura (mg/l);
L0 = Demanda última de oxigênio, logo após a mistura;

DBOe = Concentração de DBO5, do esgoto (mg/l);
KT = cte para transformação da DBO5 a DBO última

c) Cálculo do perfil de oxigênio dissolvido em
função do tempo:
 K x L0

Ct  Cs -  1
x e -K1 .t - e-K 2 .t  D0 x e-K 2 .t 
 K 2 K1






d) Cálculo do tempo crítico (tempo onde
ocorre a concentração mínima de oxigênio
dissolvido
 K 2  D0 x K 2 - K1  
1
tC 
x ln 
x 1 
K 2  K1
K1 
L0 x K1  


e) Cálculo do déficit crítico e da concentração crítica de oxigênio

t

d
v.86400

f) Tempo de percurso (t)

K1
DC 
x L 0 x e -K1 .tc
K2

ODc  Cs - Dc

Tempo de percurso teórico que uma partícula gasta para percorrer um determinado trecho
Em função:
Velocidade e distância vencida
Onde:
t = tempo de percurso (d)
d = distância percorrida (m)
v = velocidade do curso d’água (m/s)
86400 = número de segundo por dia (s/d)

Material consultado








O Balanço De Oxigênio Dissolvido - Prof. Dra Gersina
Nobre Da R.C.Junior - Poluição Das Águas Capítulo 5
Consequências Da Poluição Autodepuração Natural Em
Cursos D’água Autodepuração - Meio Ambiente
Professora Edelma
Ad’Água 2.0: sistema para simulação da autodepuração
de cursos d’água: manual do usuário. Santos, A. R. et.al
Alegre ES. CAUFES, 2010
Phd – 2538 Gerenciamento De Recursos Hídricos Política
E Sistema Nacional De Gestão De Recursos Hídricos. O
Papel Do Estado E Da Sociedade Civil Organizada.
Braga B.P.F.

Material consultado








Esgotamento Sanitário: Qualidade Da Água E Controle Da
Poluição: Guia Do Profissional Em Treinamento: Nível 2 /
Secretaria Nacional De Saneamento Ambiental (Org). –
Salvador: Recesa, 2008.
Saneamento De Goiás S/A Diretoria De Produção Operação De
Estação De Tratamento De Esgoto - Gerencia De Desenvolvimento
De Pessoal Manual De Operacao De Estacao De Tratamento De
Esgoto - P-get / P-gte / E-gsh / Pr-gg / P/Sle
INTRODUÇÃO A QUALIDADE DAS ÁGUAS E AO TRATAMENTO DE
ESGOTO, VOLUME 1, MARCOS VON SPERLING 2ª EDIÇÃO
AMPLIADA; 2ª 2006. Editora Ufmg (Publicação Do Desa)
Fundação Estadual Do Meio Ambiente . F981o Orientações Básicas
Para Operação De Estações De Tratamento De Esgoto / Fundação
Estadual Do Meio Ambiente. —- Belo Horizonte: Feam, 2006.

Atividade para reflexão
O processo de revitalização de uma bacia
hidrográfica envolve, entre outros aspectos,
aqueles que dizem respeito ao cuidado com os
recursos hídricos da bacia. Nesse sentido, a
preservação e recuperação da qualidade dos
recursos hídricos requerem a caracterização das
fontes de poluição e a identificação dos seus
impactos nos corpos de água receptores; o
conhecimento da capacidade de autodepuração
dos corpos de água; a verificação de ocorrência
de eutrofização em lagos e reservatórios etc.

Atividade para reflexão

•

•

•

Tendo o texto acima como referência inicial, elabore um
texto que contemple:
Quais são os efeitos de despejos orgânicos nas condições
sanitárias de águas dos corpos receptores; quais as
principais fontes que contribuem com matéria orgânica para
os corpos de água; quais são as formas ou parâmetros
utilizados para quantificar a matéria orgânica presente em
um corpo de água e seus respectivos significados;
Defina o que é capacidade de autodepuração de um corpo
de água; fatores responsáveis pelo processo de
autodepuração estágios do processo de autodepuração;
Descreva o processo de eutrofização; causas ou fatores que
geram eutrofização; consequências do processo de
eutrofização em um corpo de água pode estar sujeito.

Sistema para Simulação da Autodepuração de
Cursos D'Água
PROGRAMA AD'ÁGUA 2.0 PARA ESTIMATIVA DA
AUTODEPURAÇÃO DE CURSOS D'ÁGUA
ELABORADO PELO PROF. DR.ALEXANDRE ROSA DOS SANTOS

http://www.mundogeomatica.com.br/Programa_Ad%
27%C3%81gua2.0.htm

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