Como fazer análise de DBO5: passo a passo do ensaio

Saber como fazer a análise de DBO5 exige mais do que medir o oxigênio dissolvido antes e depois da incubação. O resultado depende da preparação da amostra, da qualidade da água de diluição, da atividade dos microrganismos, da escolha das diluições e do controle das condições durante cinco dias.

A Demanda Bioquímica de Oxigênio em cinco dias estima a quantidade de oxigênio consumida durante a degradação biológica da matéria presente em uma amostra.

O princípio do ensaio envolve:

1. Preparar diferentes diluições da amostra.
2. Medir o oxigênio dissolvido inicial.
3. Incubar os frascos em condições controladas.
4. Medir o oxigênio dissolvido final.
5. Calcular a depleção e corrigir o resultado pela diluição.
6. Descontar a contribuição da semente, quando utilizada.
7. Avaliar os controles antes da liberação.

Por ser um ensaio definido pelo método e dependente de atividade biológica, a execução deve seguir a versão aplicável do Standard Methods 5210 B, de outro método reconhecido ou do procedimento validado pelo laboratório.

Etapas da análise de DBO5

Materiais e equipamentos utilizados

A estrutura necessária depende do método e da rotina do laboratório. De maneira geral, a análise utiliza:

• frascos específicos para DBO, normalmente de 300 mL;
• incubadora com controle de temperatura;
• medidor de oxigênio dissolvido ou sistema de titulação;
• pipetas e dispositivos volumétricos;
• água de qualidade adequada;
• soluções de nutrientes;
• solução de glicose e ácido glutâmico;
• reagentes para ajuste de pH;
• agente para neutralização de cloro, quando necessário;
• inóculo microbiológico;
• inibidor de nitrificação, quando o parâmetro for CBOD5;
• termômetro e dispositivos de monitoramento;
• planilha ou sistema para registro dos dados.

Todo material deve estar limpo, identificado e compatível com o procedimento. Resíduos de matéria orgânica ou de produtos de limpeza podem interferir no consumo de oxigênio.

1. Receber e condicionar a amostra

A amostra continua biologicamente ativa depois da coleta. Por isso, o tempo e as condições de transporte podem alterar sua composição.

No recebimento, o laboratório deve registrar:

• identificação;
• origem;
• data e horário da coleta;
• data e horário do recebimento;
• temperatura;
• condições do recipiente;
• preservação;
• prazo disponível para iniciar o ensaio.

A análise deve começar dentro do período estabelecido pelo método ou pelo programa aplicável.

Amostras refrigeradas precisam ser condicionadas à temperatura prevista antes da preparação. As orientações sobre o método 5210 B também recomendam verificar o pH e avaliar a presença de cloro residual.

2. Preparar a água de diluição

A água de diluição fornece o meio necessário para manter os microrganismos ativos durante a incubação.

Água deionizada, destilada ou produzida por osmose reversa pode ser utilizada como base, mas precisa receber os nutrientes e componentes previstos pelo método.

Normalmente, a preparação envolve soluções contendo:

• tampão fosfato;
• sulfato de magnésio;
• cloreto de cálcio;
• cloreto férrico.

A água deve apresentar temperatura e concentração de oxigênio dissolvido compatíveis com o ensaio.

Também é necessário preparar um branco da água de diluição. Ele permite verificar se a água, os nutrientes, a vidraria ou o sistema de preparação estão exercendo demanda de oxigênio.

No procedimento de aplicação do PolySeed, é adotada como referência uma depleção inferior a 0,2 mg/L no branco após cinco dias. O laboratório deve confirmar o critério na versão do método utilizada.

3. Avaliar se a amostra precisa de semente

A semente fornece os microrganismos responsáveis pela degradação biológica quando a amostra não contém uma população suficiente ou adequada.

A semeadura pode ser necessária em:

• amostras cloradas ou desinfetadas;
• efluentes submetidos a tratamento físico-químico;
• determinados efluentes industriais;
• amostras com baixa atividade microbiológica;
• efluentes tratados;
• amostras após neutralização;
• matrizes nas quais os microrganismos foram removidos ou inibidos.

A adição não deve ser automática. Amostras com população microbiológica suficiente podem ser analisadas sem uma fonte externa.

Quando a semente é utilizada, sua contribuição para o consumo de oxigênio precisa ser medida e corrigida.

4. Preparar o inóculo

A semente pode ter origem local ou comercial. Fontes variáveis exigem atenção especial à atividade, à composição e à presença de nitrificantes.

O PolySeed para DBO5 fornece uma mistura padronizada de culturas microbiológicas de amplo espectro.

Segundo o procedimento de aplicação do fabricante, o conteúdo da cápsula deve ser transferido para água de diluição preparada conforme o método.

O fluxo geral inclui:

1. Transferir o conteúdo da cápsula para a água de diluição.
2. Aerar e agitar a solução durante o período recomendado.
3. Deixar o material carreador decantar.
4. Separar cuidadosamente o sobrenadante.
5. Manter a solução sob agitação suave durante o uso.
6. Distribuir alíquotas controladas.
7. Preparar os controles da semente e o GGA.

O material carreador não deve ser transferido aos frascos. A cápsula também não deve ser adicionada diretamente a cada amostra.

5. Selecionar as diluições

A quantidade de amostra precisa produzir uma depleção mensurável sem consumir todo o oxigênio disponível.

Em procedimentos associados ao Standard Methods 5210 B, uma diluição é normalmente considerada adequada quando apresenta:

• depleção de pelo menos 2,0 mg/L;
• concentração residual de pelo menos 1,0 mg/L após a incubação.

As orientações técnicas para o ensaio recomendam trabalhar com mais de uma diluição.

O histórico da matriz ajuda a selecionar os volumes. Para amostras desconhecidas ou variáveis, é prudente utilizar uma faixa mais ampla.

Quando o volume necessário é muito pequeno, pode ser preciso preparar uma diluição preliminar. O fator adicional deve ser registrado e incluído no cálculo.

6. Avaliar o pH, o cloro residual e as interferências

Antes da montagem, a amostra deve ser avaliada quanto às condições que podem inibir os microrganismos.

pH

Valores muito ácidos ou alcalinos podem reduzir a atividade biológica. Quando necessário, o pH deve ser ajustado conforme o método, evitando excesso de reagente ou alterações significativas no volume.

Cloro residual

O cloro pode inibir os microrganismos presentes na amostra e a semente adicionada. Quando detectado, precisa ser neutralizado de acordo com o procedimento.

Amostras coletadas depois de uma etapa de desinfecção frequentemente precisam de semeadura após a neutralização.

Toxicidade

Metais, solventes, biocidas e outros compostos podem reduzir a atividade microbiológica. Um possível sinal de toxicidade ocorre quando diluições mais concentradas produzem valores menores que diluições mais altas.

Nenhum inóculo elimina automaticamente a toxicidade da matriz.

7. Montar os frascos de DBO

Os frascos devem ser identificados antes da preparação.

Para cada diluição:

1. Adicionar parte da água de diluição.
2. Transferir o volume definido de amostra.
3. Adicionar a semente, quando aplicável.
4. Completar cuidadosamente com água de diluição.
5. Inserir o batoque sem deixar bolhas.
6. Verificar a vedação.
7. Preparar o selo de água, quando previsto.

A homogeneização da amostra deve ser repetida antes de cada alíquota, principalmente quando há sólidos suspensos.

Pipetas estreitas podem reter partículas e produzir uma subamostra pouco representativa. O material volumétrico deve ser compatível com a matriz e o volume utilizado.

Além das amostras, o lote deve incluir os controles previstos, como:

• branco;
• controles da semente;
• GGA;
• duplicatas;
• outros controles definidos pelo sistema de qualidade.

8. Medir o oxigênio dissolvido inicial

O medidor deve ser calibrado e verificado antes das leituras.

É necessário controlar:

• condição do sensor;
• compensação de temperatura;
• pressão atmosférica, quando aplicável;
• ausência de bolhas;
• estabilidade da leitura;
• limpeza entre os frascos;
• tempo entre preparação e medição.

O OD inicial deve ser determinado em cada diluição conforme o procedimento.

Utilizar uma única leitura para representar todos os frascos pode ignorar diferenças provocadas pelo volume de amostra, temperatura ou demanda imediata.

Os valores devem ser registrados imediatamente e associados à identificação correta do frasco.

9. Incubar os frascos por cinco dias

Os frascos são normalmente incubados:

• durante cinco dias;
• a 20 ± 1 °C;
• no escuro;
• sem bolhas;
• com vedação adequada.

A tolerância do período de incubação deve ser confirmada no método utilizado.

A temperatura precisa ser acompanhada durante todo o ensaio. Um único registro no início ou no final não demonstra que a condição permaneceu controlada.

A proteção contra luz evita que organismos fotossintetizantes produzam oxigênio dentro do frasco.

Os selos de água devem ser inspecionados durante o período para evitar perda por evaporação.

10. Medir o oxigênio dissolvido final

Ao término da incubação, os frascos devem ser retirados e lidos dentro do período previsto.

Antes de remover o batoque:

• verificar a presença de bolhas;
• observar vazamentos;
• confirmar a identificação;
• retirar a água acumulada no selo;
• avaliar a integridade do frasco.

A leitura final deve utilizar a mesma técnica adotada inicialmente.

Instabilidade, deriva ou demora excessiva de resposta do sensor precisam ser investigadas antes da continuidade.

11. Calcular a DBO5

Para uma amostra sem adição de semente, a fórmula básica é:

DBO5 = (D1 − D2) ÷ P

Em que:

• D1: OD inicial;
• D2: OD final;
• P: fração decimal da amostra no frasco.

Quando há semeadura, a contribuição do inóculo deve ser descontada:

DBO5 = [(D1 − D2) − SCF] ÷ P

O fator deve representar a solução e o volume de semente utilizados naquele lote.

Diluições preliminares também precisam ser incorporadas ao cálculo.

O artigo Cálculo da DBO5: fórmula e exemplos práticos apresenta exemplos completos com e sem correção da semente.

12. Avaliar os controles e liberar o resultado

O resultado não deve ser liberado apenas porque a fórmula produziu um número.

Antes da aprovação, o laboratório precisa avaliar:

Quando mais de uma diluição é válida, os resultados devem ser comparados. Grande dispersão pode indicar toxicidade, sedimentação, falha de homogeneização, erro volumétrico ou correção inadequada.

O artigo sobre controle de qualidade na análise de DBO detalha essa avaliação.

DBO5 e CBOD5 seguem o mesmo procedimento?

Os ensaios apresentam etapas semelhantes, mas não são equivalentes.

Na DBO5 convencional, a nitrificação pode contribuir para o consumo de oxigênio. Na CBOD5, um inibidor é utilizado para concentrar a determinação na demanda carbonácea.

Por isso:

• o PolySeed é direcionado à semeadura de DBO5;
• o PolySeed NX reúne culturas microbiológicas e inibição da nitrificação para CBOD5.

Utilizar PolySeed NX em um ensaio que deveria determinar DBO5 pode modificar o parâmetro medido.

A escolha deve seguir a licença, o método, o procedimento ou o programa de monitoramento aplicável.

Checklist do procedimento de DBO5

Antes de finalizar o lote, confirme:

• A amostra foi recebida dentro das condições previstas.
• O prazo de análise foi atendido.
• A água de diluição foi preparada com os nutrientes necessários.
• O pH e o cloro residual foram avaliados.
• A necessidade de semeadura foi definida.
• O inóculo foi preparado e controlado.
• Foram utilizadas diluições compatíveis com a matriz.
• Os frascos foram preenchidos sem bolhas.
• O OD inicial foi medido em cada diluição.
• A incubação ocorreu no tempo e na temperatura previstos.
• O OD final foi medido corretamente.
• Somente diluições válidas foram calculadas.
• A contribuição da semente foi corrigida.
• Branco, GGA e controles atenderam aos critérios.
• O lote foi revisado antes da liberação.

Perguntas frequentes sobre como fazer análise de DBO5

Qual é a temperatura da análise de DBO5?

Os procedimentos convencionais normalmente utilizam incubação a 20 ± 1 °C. O laboratório deve confirmar a faixa na versão do método adotado.

Quantos dias dura o ensaio?

A DBO5 utiliza um período de incubação de cinco dias, dentro da tolerância prevista pelo método.

Toda amostra precisa receber semente?

Não. A semeadura é necessária quando a amostra não contém uma população microbiológica suficiente ou adequada para o ensaio.

Quantas diluições devem ser preparadas?

A quantidade depende da matriz e do histórico. Trabalhar com mais de uma diluição aumenta a probabilidade de obter frascos que atendam aos critérios após cinco dias.

Como saber se uma diluição é válida?

Em procedimentos associados ao Standard Methods 5210 B, é comum exigir depleção mínima de 2,0 mg/L e OD residual de pelo menos 1,0 mg/L.

O branco deve ser corrigido diretamente no resultado?

O branco é utilizado para avaliar a qualidade da água e da preparação. Uma depleção acima do limite deve ser investigada conforme o método, e não simplesmente descontada das amostras.

Qual é a diferença entre PolySeed e PolySeed NX?

O PolySeed fornece culturas para a semeadura de DBO5. O PolySeed NX inclui um aditivo para inibir a nitrificação e é direcionado à CBOD5.

Padronize a semeadura da análise de DBO5

A confiabilidade da análise depende da execução consistente de todas as etapas: preparação da água, escolha das diluições, atividade da semente, medição de OD, incubação, cálculo e avaliação dos controles.

Quando a amostra precisa de semeadura, uma fonte microbiológica padronizada ajuda a reduzir a variabilidade associada a inóculos de origem local.

A CMS Científica fornece o PolySeed para ensaios convencionais de DBO5 e o PolySeed NX para determinações de CBOD5 com controle da nitrificação.

Consulte a equipe técnica da CMS para avaliar o produto compatível com o método utilizado pelo laboratório.