46. O que é oxigênio dissolvido?
O oxigênio dissolvido (OD, na sigla em inglês) representa a quantidade de oxigênio molecular dissolvido na água, e sua unidade é mg/L. O teor de oxigênio dissolvido na água está relacionado à temperatura da água, à pressão atmosférica e à composição química da água. A uma pressão atmosférica, o teor de oxigênio dissolvido na água destilada, quando atinge a saturação a 0 °C, é de 14,62 mg/L, e a 20 °C é de 9,17 mg/L. Um aumento na temperatura da água, um aumento na concentração de sal ou uma diminuição na pressão atmosférica causarão uma redução no teor de oxigênio dissolvido na água.
O oxigênio dissolvido é uma substância essencial para a sobrevivência e reprodução de peixes e bactérias aeróbicas. Se a concentração de oxigênio dissolvido for inferior a 4 mg/L, os peixes terão dificuldade para sobreviver. Quando a água é contaminada por matéria orgânica, a oxidação dessa matéria por microrganismos aeróbicos consome o oxigênio dissolvido na água. Se esse oxigênio não for reposto a tempo pelo ar, a concentração de oxigênio dissolvido na água diminuirá gradualmente até se aproximar de zero, causando a multiplicação de um grande número de microrganismos anaeróbicos. Isso torna a água escura e com mau cheiro.
47. Quais são os métodos comumente usados para medir o oxigênio dissolvido?
Existem dois métodos comumente usados para medir oxigênio dissolvido: o método iodométrico e seu método de correção (GB 7489–87) e o método da sonda eletroquímica (GB11913–89). O método iodométrico é adequado para medir amostras de água com oxigênio dissolvido superior a 0,2 mg/L. Geralmente, o método iodométrico é adequado apenas para medir oxigênio dissolvido em água limpa. Ao medir oxigênio dissolvido em efluentes industriais ou em várias etapas do processo de estações de tratamento de esgoto, deve-se utilizar o método quantitativo com iodo corrigido ou o método eletroquímico. O limite inferior de determinação do método da sonda eletroquímica está relacionado ao instrumento utilizado. Existem dois tipos principais: o método do eletrodo de membrana e o método do eletrodo sem membrana. Eles são geralmente adequados para medir amostras de água com oxigênio dissolvido superior a 0,1 mg/L. O medidor de OD online instalado e utilizado em tanques de aeração e outros locais em estações de tratamento de esgoto utiliza o método do eletrodo de membrana ou o método do eletrodo sem membrana.
O princípio básico do método iodométrico consiste em adicionar sulfato de manganês e iodeto de potássio alcalino à amostra de água. O oxigênio dissolvido na água oxida o manganês de baixa valência a manganês de alta valência, gerando um precipitado marrom de hidróxido de manganês tetravalente. Após a adição de ácido, o precipitado marrom se dissolve e reage com os íons iodeto para gerar iodo livre. Em seguida, utiliza-se amido como indicador e titula-se o iodo livre com tiossulfato de sódio para calcular o teor de oxigênio dissolvido.
Quando a amostra de água é colorida ou contém matéria orgânica que pode reagir com o iodo, o método iodométrico e seu método de correção não são adequados para medir o oxigênio dissolvido na água. Em vez disso, pode-se usar um eletrodo de filme sensível ao oxigênio ou um eletrodo sem membrana. O eletrodo sensível ao oxigênio consiste em dois eletrodos metálicos em contato com o eletrólito de suporte e uma membrana seletivamente permeável. A membrana permite a passagem apenas de oxigênio e outros gases, mas não de água e substâncias solúveis. O oxigênio que atravessa a membrana é reduzido no eletrodo. Uma corrente de difusão fraca é gerada, e a intensidade da corrente é proporcional ao teor de oxigênio dissolvido a uma determinada temperatura. O eletrodo sem filme é composto por um cátodo de liga de prata especial e um ânodo de ferro (ou zinco). Ele não utiliza filme ou eletrólito, e nenhuma tensão de polarização é aplicada entre os dois polos. A comunicação entre os dois polos ocorre exclusivamente através da solução aquosa medida, formando uma bateria primária. As moléculas de oxigênio na água sofrem redução diretamente no cátodo, sendo a corrente de redução gerada proporcional ao teor de oxigênio na solução medida.
48. Por que o indicador de oxigênio dissolvido é um dos principais indicadores para o funcionamento normal do sistema de tratamento biológico de águas residuais?
Manter um certo nível de oxigênio dissolvido na água é condição fundamental para a sobrevivência e reprodução de organismos aquáticos aeróbicos. Portanto, o indicador de oxigênio dissolvido é também um dos principais indicadores para o funcionamento normal do sistema de tratamento biológico de esgoto.
O dispositivo de tratamento biológico aeróbico requer que o oxigênio dissolvido na água seja superior a 2 mg/L, enquanto o dispositivo de tratamento biológico anaeróbico requer que o oxigênio dissolvido seja inferior a 0,5 mg/L. Para atingir o estágio ideal de metanogênese, o ideal é que não haja oxigênio dissolvido detectável (0 mg/L). Quando a seção A do processo A/O estiver em estado anóxico, o oxigênio dissolvido deve estar preferencialmente entre 0,5 e 1 mg/L. Quando o efluente do tanque de sedimentação secundária do método biológico aeróbico estiver dentro dos padrões, seu teor de oxigênio dissolvido geralmente não deve ser inferior a 1 mg/L. Se for muito baixo (<0,5 mg/L) ou muito alto (método de aeração com ar >2 mg/L), causará efluentes de água contaminada. A qualidade da água se deteriora ou até mesmo ultrapassa os padrões. Portanto, deve-se prestar total atenção ao monitoramento do teor de oxigênio dissolvido dentro do dispositivo de tratamento biológico e no efluente do tanque de sedimentação.
A titulação iodométrica não é adequada para testes in loco, nem pode ser usada para monitoramento contínuo ou determinação in loco de oxigênio dissolvido. No monitoramento contínuo de oxigênio dissolvido em sistemas de tratamento de esgoto, utiliza-se o método do eletrodo de membrana, um método eletroquímico. Para acompanhar continuamente as mudanças no OD (oxigênio dissolvido) do líquido misturado no tanque de aeração durante o processo de tratamento de esgoto em tempo real, geralmente utiliza-se um medidor de OD com sonda eletroquímica online. Ao mesmo tempo, o medidor de OD também é uma parte importante do sistema de controle e ajuste automático de oxigênio dissolvido no tanque de aeração. O sistema de ajuste e controle desempenha um papel importante em seu funcionamento normal. Além disso, é uma base importante para que os operadores do processo ajustem e controlem a operação normal do tratamento biológico de esgoto.
49. Quais são as precauções para medir o oxigênio dissolvido por titulação iodométrica?
Ao coletar amostras de água para medir o oxigênio dissolvido, deve-se ter cuidado especial. As amostras não devem ficar em contato com o ar por muito tempo e não devem ser agitadas. Ao coletar a água no tanque de amostragem, utilize um frasco de vidro de 300 ml com boca estreita para medir o oxigênio dissolvido e meça e registre a temperatura da água simultaneamente. Além disso, ao utilizar a titulação iodométrica, além de selecionar um método específico para eliminar interferências após a coleta, o tempo de armazenamento deve ser reduzido ao máximo, sendo ideal que a análise seja feita imediatamente.
Graças aos avanços tecnológicos e de equipamentos, e com o auxílio de instrumentação, a titulação iodométrica permanece o método de titulação mais preciso e confiável para a análise de oxigênio dissolvido. Para eliminar a influência de diversas substâncias interferentes em amostras de água, existem vários métodos específicos para a correção da titulação iodométrica.
Óxidos, redutores, matéria orgânica, etc., presentes em amostras de água interferem na titulação iodométrica. Alguns oxidantes podem dissociar o iodeto em iodo (interferência positiva), e alguns agentes redutores podem reduzir o iodo a iodeto (interferência negativa). Quando o precipitado de manganês oxidado é acidificado, a maior parte da matéria orgânica pode ser parcialmente oxidada, produzindo erros negativos. O método de correção com azida pode eliminar eficazmente a interferência do nitrito, e quando a amostra de água contém ferro de baixa valência, o método de correção com permanganato de potássio pode ser usado para eliminar a interferência. Quando a amostra de água contém cor, algas e sólidos em suspensão, deve-se usar o método de correção por floculação com sulfato de alumínio, e o método de correção por floculação com sulfato de cobre-ácido sulfâmico é usado para determinar o oxigênio dissolvido na mistura de lodo ativado.
50. Quais são as precauções para medir o oxigênio dissolvido usando o método do eletrodo de película fina?
O eletrodo de membrana consiste em um cátodo, um ânodo, um eletrólito e uma membrana. A cavidade do eletrodo é preenchida com solução de KCl. A membrana separa o eletrólito da amostra de água a ser medida, e o oxigênio dissolvido penetra e difunde-se através da membrana. Após a aplicação de uma tensão de polarização CC fixa de 0,5 a 1,0 V entre os dois polos, o oxigênio dissolvido na água medida atravessa a membrana e é reduzido no cátodo, gerando uma corrente de difusão proporcional à concentração de oxigênio.
As películas mais comuns são as de polietileno e fluorocarbono, que permitem a passagem de moléculas de oxigênio e possuem propriedades relativamente estáveis. Como a película permite a permeação de diversos gases, alguns gases (como H₂S, SO₂, CO₂, NH₃, etc.) não despolarizam facilmente no eletrodo indicador, o que reduz a sensibilidade do eletrodo e leva a resultados de medição imprecisos. Óleo e graxa presentes na água analisada, bem como microrganismos no tanque de aeração, frequentemente aderem à membrana, afetando seriamente a precisão da medição. Portanto, limpeza e calibração regulares são necessárias.
Portanto, os analisadores de oxigênio dissolvido com eletrodo de membrana utilizados em sistemas de tratamento de esgoto devem ser operados em estrita conformidade com os métodos de calibração do fabricante, sendo necessários limpeza, calibração, reposição de eletrólito e substituição da membrana do eletrodo regulares. Ao substituir a membrana, deve-se fazê-lo com cuidado. Primeiro, deve-se evitar a contaminação de componentes sensíveis. Segundo, deve-se ter cuidado para não deixar pequenas bolhas sob a membrana. Caso contrário, a corrente residual aumentará e afetará os resultados da medição. Para garantir dados precisos, o fluxo de água no ponto de medição do eletrodo de membrana deve apresentar um certo grau de turbulência, ou seja, a solução de teste que passa pela superfície da membrana deve ter uma vazão suficiente.
Em geral, amostras de ar ou com concentração de OD conhecida, bem como amostras sem OD, podem ser usadas para calibração de controle. Naturalmente, o ideal é utilizar a amostra de água em análise para a calibração. Além disso, um ou dois pontos devem ser verificados frequentemente para confirmar os dados de correção de temperatura.
Data da publicação: 14/11/2023
