Capitulo VI - PROCESSOS INDUSTRIAIS E TRATAMENTO DE EFLUENTES

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Efluentes Industriais: 
Tratamentos Secundários
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Sumário
Efluentes Industriais: Tratamentos Secundários
Objetivos ............................................................................................ 04
Introdução ........................................................................................... 05
1. Processos Biológicos Aeróbios .................................................. 06
1.1 Lodos Ativado ........................................................................ 07
1.1.1. Lodos Ativados Convencionais ................................................... 10
1.1.2. Aeração Prolongada ................................................................ 14
1.1.3. Fluxo Intermitente .................................................................. 14
1.1.4. Remoção de Nutrientes ........................................................... 16
1.2. Processos Facultativos ............................................................. 17
1.2.1. Biocontactores ....................................................................... 18
1.2.2. Biodiscos ............................................................................... 18
1.2.3. Filtros Biológicos .................................................................... 18
1.2.4. Lagoas Facultativas Fotossintéticas ........................................... 20
1.2.5. Lagoas Aeradas Facultativas ..................................................... 21
1.3. Processos Anaeróbios .............................................................. 22
1.3.1. Reator UASB ou RAFA .............................................................. 23
2. Processos Aeróbios .................................................................. 24
2.1. Lagoas Aeradas Aeróbias ......................................................... 24
Síntese ............................................................................................ 25
Referências Bibliográficas ...................................................................... 26
Objetivos
Ao final desta unidade de aprendizagem, você será capaz de:
 ▪ Escrever os processos e etapas de tratamento biológico aeróbio em 
uma Estação de Tratamento de Efluentes;
 ▪ Selecionar os processos e etapas de tratamento biológico anaeróbio 
em uma Estação de Tratamento de Efluentes - ETE.
4 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Introdução
No tratamento biológico de efluentes, pode-se deduzir que haverá 
a participação de seres vivos, animais e ou vegetais. Evidentemente, esses 
seres vivos auxiliam de alguma forma na remoção de substâncias poluentes 
presentes no efluente pré-tratado. Devemos lembrar que, numa sequência 
convencional de tratamento, o efluente bruto que foi gerado pelos processos 
produtivos já passou pelos sistemas de tratamento preliminares e primários. 
Logo, o efluente que chega para ser tratado em um sistema secundário já 
chega pré-tratado, ou seja, é um efluente cuja grande parte dos materiais 
sólidos, sedimentáveis, em suspensão ou coloidais e flutuantes, foi removida 
nas etapas anteriores.
A maior parte daquilo que não pode ser removido pelos processos 
físicos ou físico-químicos o será no tratamento biológico. Basicamente, todas 
as partículas dissolvidas que não foram removidas por precipitação química 
inorgânica deverão ser biodegradadas nesta etapa.
Na verdade, o tratamento biológico realizado em ETEs simula, em 
escala reduzida, o mesmo processo natural de decomposição bioquímica de 
substâncias orgânicas biodegradáveis em corpos hídricos. A diferença é a 
elevada carga poluidora do efluente, que exigirá uma superconcentração de 
micro-organismos decompositores para degradar as moléculas das substâncias 
poluentes.
5Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
1. Processos Biológicos Aeróbios
Segundo Giordano (2008), os processos de tratamentos biológicos 
reproduzem os fenômenos de autodepuração que ocorrem na natureza. Os 
tratamentos biológicos de efluentes industriais têm como objetivo transformar 
a matéria orgânica biodegradável dissolvida e a que está em suspensão em 
sólidos sedimentáveis (flocos biológicos) e gases.
Normalmente, os produtos dessa decomposição são mais estáveis, 
apresentando um melhor aspecto visual em termos de coloração e turbidez, 
com redução da concentração tanto de micro-organismos, quanto de 
matéria orgânica.
O princípio básico dos processos de tratamento biológicos é utilizar 
a matéria orgânica dissolvida ou, até mesmo, em suspensão, como substrato 
para os micro-organismos existentes no meio líquido. Estas bactérias, fungos 
e protozoários transformam a matéria orgânica em resíduos da decomposição, 
gases, água e, logicamente em energia para sobreviver e para se reproduzir, 
ou seja, para gerar novos micro-organismos. Esses micro-organismos, ao 
decomporem a matéria orgânica em partículas residuais, formam flocos 
biológicos mais densos que a água, o que facilita sua deposição.
Ainda de acordo com Giordano (2008), a fração da matéria orgânica 
que é transformada em material sólido pode variar entre 6 e 60%, dependendo 
de fatores como o tipo de processo de tratamento biológico empregado e uma 
importante relação entre a concentração de matéria orgânica consumida e a 
quantidade de micro-organismos disponíveis, denominada Alimento/ Micro-
organismos (A/M).
O que não é consumido pelos micro-organismos como alimento 
(substrato) acaba sendo transformado em gases, principalmente gás carbônico 
(CO2) e gás metano (CH4), no caso de processos aeróbios; quando os sistemas 
de tratamento empregados forem exclusivamente anaeróbios, gases metano 
e sulfídrico (H2S). Já os flocos biológicos formados em excesso devem ser 
removidos do sistema de tratamento como lodo biológico e levados à secagem, 
ou de forma natural ou mecanizada.
6 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Pode-se considerar um efluente industrial tratado quando ocorre a 
remoção total ou parcial (próximo da efetividade total) da matéria orgânica 
em suspensão, coloidal e dissolvida, assim como a redução da quantidade de 
micro-organismos no meio líquido. A efetividade do tratamento é dependente 
da legislação ambiental local, ou seja, das características do corpo hídrico e de 
seu uso. Os principais processos são apresentados no Quadro 1:
Lodos ativados
Facultativos
Anaeróbios Aeróbios
Biofilmes Lagoas
Aeração prolongada Filtros biológicos Fotossintéticas
Filtros anaeróbios Lagoas aeradas aeróbiasLodos ativados 
convencionais
Biodiscos
Aeradas facultativas
Biocontactores
Quadro 1: Tipos de processos biológicos. Fonte: Adaptado de Giordano, 2008, e Sperling, 2005.
1.1 Lodos Ativado
Com base nas informações de Giordano e Surerus (2015), os lodos 
ativados são flocos biológicos gerados pela biodegradação da matéria orgânica 
presente nos efluentes industriais, compostos por populações de bactérias 
entre outros micro-organismos aeróbios.
O processo de tratamento por lodos ativados baseia-se na transformação 
da matéria orgânica dissolvida e em suspensão presente no efluente em 
gás carbônico, água e flocos biológicos em virtude dos micro-organismos 
aeróbios, na presença de ar atmosférico ou oxigênio puro.
Como esses flocos formados são facilmente sedimentáveis,o processo 
permite que eles sejam separados do efluente tratado em sistemas de 
decantação secundária, instalados logo após a passagem pelo tanque contendo 
lodos ativados (tanque de aeração), conforme mostra a Figura 1.
7Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Figura 1: Tanque de aeração com lodos ativados. Fonte: Adaptado de Sperling, 2005.
Com a entrada contínua do efluente pré-tratado (tratamentos 
preliminares e primários) contendo a matéria orgânica biodegradável que 
alimenta o sistema, o lodo ativado sofre um crescimento proporcional que 
acaba gerando um excesso de lodo biológico. Quanto maior a disponibilidade 
de alimento (substrato), maior a concentração de lodo gerado, o que obriga 
a remoção do excesso de lodo do sistema. Este excesso de lodo removido no 
decantador secundário pode retornar ao tanque de aeração que contém o lodo 
ativado ou ser encaminhado para um sistema de adensamento e secagem deste 
lodo biológico (SPERLING, 2005).
A relação entre a carga orgânica diária do efluente de entrada no sistema 
e a massa de micro-organismos presente equivale à eficiência do processo. A 
equação que relaciona a quantidade de alimento pela concentração de micro-
organismos (A/M) é apresentada na equação no quadro a seguir.
8 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
/ DQO QA M
SSV V
×
=
×
Quadro 2: Equação que expressa a relação Alimento/Micro-organismo (A/M). Fonte: Giordano e Surerus, 2015.
Onde:
 ▪ Q é a vazão de efluente que alimenta o sistema (m3/d);
 ▪ DQO é quantidade de matéria orgânica no efluente de entrada no 
sistema biológico (mg O2/L);
 ▪ SSV é a concentração de sólidos suspensos voláteis, ou seja, 
biomassa presente no tanque (mg/L);
 ▪ V é o volume útil do tanque de reação (m3).
Ainda deve-se destacar a biodegradabilidade específica dos efluentes, 
que é tão importante quanto a relação A/M. Ou seja, o lodo ou floco biológico 
é formado a partir da presença de compostos que contêm moléculas formadas 
por N e P, que são os nutrientes essenciais. Deve-se sempre observar a proporção 
de C:N:P (carbono, nitrogênio e fósforo) cuja relação estequiométrica deve 
ser mantida em 100 de DBO, para 5 de N, para 1 P, similar ao que é feito 
no controle de fertilização agrícola. Além disso, outros elementos como Ca, 
Mg, S, Fe, Cu, Zn, Cr, Co e Mo, são considerados micronutrientes metálicos 
importantes para o desenvolvimento dos micro-organismos dos lodos.
Alguns autores, como Metcalf & Eddy (2010), identificam a relação 
A/M (Alimentação/Microorganismos) pela sigla em inglês F/M (Food/
Microorganism). É exatamente a mesma relação expressa por letras em 
idiomas diferentes.
Para Giordano (2008), o sistema de lodos ativados apresentam variantes 
de processo de acordo com:
9Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
 ▪ As diferentes relações de A/M;
 ▪ A disponibilidade de oxigênio ao sistema de tratamento secundário;
 ▪ A forma de alimentação do efluente pré-tratado aos tanques de 
tratamento biológico;
 ▪ A concentração de biomassa nos tanques de tratamento;
 ▪ O tempo de retenção da biomassa nos tanques.
Entretanto, para Sperling (2005), os sistemas variantes do processo 
de lodos ativados são divididos em categorias. A combinação destas divisões 
serão estudadas nos sistemas de lodos ativados convencional de fluxo contínuo, 
aeração prolongada de fluxo contínuo e nos reatores sequenciais por batelada 
de fluxo intermitente.
 ▪ De acordo com a Idade do Lodo:
 ▪ Convencional;
 ▪ Aeraçao prolongada;
 ▪ De acordo com o fluxo:
 ▪ Contínuo;
 ▪ Intermitente;
 ▪ De acordo com o objetivo do tratamento:
 ▪ Remoção de carbono (na forma de DBO);
 ▪ Remoção de carbono e nutrientes (N e P).
Para fins didáticos, serão utilizadas as duas classificações de 
forma complementar.
1.1.1. Lodos Ativados Convencionais
Sendo o tratamento com lodos ativados um processo aeróbio, 
se pressupõe que as taxas de oxigênio dissolvido no meio líquido sejam 
sempre elevadas.
De acordo com Giordano e Surerus (2015), as concentrações de 
10 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
oxigênio ideais para manter os micro-organismos aeróbios vivos no tanque de 
aeração ficam na faixa de 0,5 a 2,0 mg O2 /L, podendo chegar a 2,5 mg/L de 
O2 por mg/L de DQO reduzida. Essas condições obrigam a suprir de oxigênio 
todo o processo por absorção forçada do ar atmosférico ou por injeção de ar 
ou oxigênio submerso no tanque.
Para desenvolver as bactérias nitrificantes, é necessário aumentar as 
taxas de oxigenação do sistema. Para controlar essas concentrações de oxigênio 
dissolvido necessárias ao sistema, deve-se utilizar o Teste de Respiração da 
mistura no tanque de aeração, que mede a taxa específica de consumo de 
oxigênio (mg O2/mg SSV x h).
Outro parâmetro importante de controle é a relação de SSV/SS, ou 
seja, a concentração de sólidos suspensos voláteis por sólidos suspensos, 
que indica a estabilidade do lodo para ser descartado e desaguado. 
Operacionalmente , a relação SSV/SS deve ser mantida em torno de 0,82. 
Acima disso, significa que o lodo contido no tanque de aeração ainda é novo 
e não deve ser retirado do sistema, pois é inadequado para ser desaguado. 
Abaixo deste valor, o lodo é considerado esgotado e pode ser removido para 
desaguamento e secagem.
Para que o tratamento biológico de efluentes com lodos ativados se 
desenvolva plenamente, é necessário controlar a concentração de oxigênio 
dissolvido (OD) no tanque de aeração, a qual deve ser mantida entre 0,5 e 2,0 
mgO2 /L, para garantir a taxa de respiração normal dos micro-organismos 
aeróbios. Caso os efluentes sejam provenientes de indústrias farmacêuticas ou 
alimentícias, com altos teores de substâncias plastificantes (ftalatos) ou óleos 
e graxas, que interferem no processo respiratório, o OD deve ser maior que 
3,2 mg/L.
Não se pode ignorar a necessidade de caracterizar a biota do lodo 
por meio de uma análise microbiológica por microscopia, cujo aspecto 
pode informar sua capacidade de sedimentação e indicar em tempo real as 
condições operacionais do reator, pois sabemos que a temperatura pode afetar 
o metabolismo desta biota, influenciando em sua eficiência de tratamento. A 
temperatura ideal do processo não deve ser menor que 26°C, pois pode haver 
11Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
um aumento no tempo de retenção hidráulica (TRH) do tanque; temperaturas 
maiores que 35°C podem causar desnaturação celular dos micro-organismos.
Isso explica não só a necessidade de controlar a temperatura do efluente 
internamente ao longo da ETE mas, também, quando descartado como 
efluente tratado nos corpos hídricos. O pH também deve ser monitorado 
e mantido neutro, em torno de 7,0, para que todas as reações metabólicas 
ocorram naturalmente.
Em sistemas de tratamento contínuos, deve-se atentar para a 
manutenção do volume de mistura de lodo e efluente no tanque de aeração 
sempre constante (Giordano e Surerus, 2015).
Saiba Mais
Um conceito importante em engenharia é o tempo de retenção ou tempo de detenção 
hidráulica - TRH ou TDH. De acordo com Botkin e Keller (2011), o tempo médio de 
detenção é o tempo necessário para que parte de um determi nado material em um tanque 
seja reciclada. Quando o tamanho do tanque e a vazão são constantes, o tempo médio de 
detenção é a razão entre o volume total do tanque e a vazão através do tanque. Como 
observado, este tempo de detenção hidráulica é muito utilizado nos sistemas de tratamento 
com lodos ativados, cujo tanque de aeração utiliza o TDH para garantir a transferência de 
oxigênio para os flocos biológicos que atuam na decomposição da 
matéria orgânica. Outra aplicação importante é durante o tratamento 
preliminar, nos tanques de sedimentação ou desarenação, onde o 
TDH é importante para garantir a deposição das partículas sólidas no 
fundo do tanque. Para entender mais sobre o assunto, acesse o artigo 
disponibilizado. Para acessar este conteúdo, é necessário fazer login no 
Portal Unigranrio e estar com a Minha Bibliotecaaberta.
Segundo Sant’anna Jr. (2010), a produção de lodo (Kg SSV/Kg DBO 
reduzido) também é diretamente proporcional à relação A/M. A presença de 
óleos e gorduras em elevadas concentrações no efluente que chega ao tanque 
de aeração pode causar intoxicação do lodo biológico com a consequente 
redução de sua atividade. A aeração do tanque normalmente é feita através de 
difusores dispostos no fundo do tanque, conforme mostra a figura 2, ou por 
aeradores mecânicos de superfície ou, ainda, por injeção de oxigênio puro.
Leia mais
12 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-2277-2/pageid/690
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-2277-2/pageid/690
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-2277-2/pageid/690
Figura 2: Tanque de aeração com difusores submersos. Fonte: Dreamstime, 2018.
Saiba Mais
Um termo muito comum dos sistemas de tratamentos biológicos que utilizam os tanques 
de aeração com lodos ativados é a Idade do Lodo (ou tempo de retenção de sólidos, TRS). 
Apesar de parecer estranho, o termo indica mesmo o tempo de permanência do lodo 
(material sólido) dentro do sistema de tratamento. Este tempo, normalmente, fica em torno 
de quatro a dez dias, no caso dos sistemas de tratamento convencionais. Este período que 
o lodo permanece metabolizando a matéria orgânica dentro do tanque está relacionado 
com a eficiência do tratamento por lodos ativados. Quando o lodo ativado permanece mais 
tempo do que o previsto dentro do tanque, ele é considerado um lodo 
velho, cuja tendência é diminuir sua capacidade de degradação e, 
consequentemente, a eficiência de tratamento do sistema. (Sperling, 
2005, p.303). Entenda mais acessando. Entenda mais acessando a 
leitura indicada. Para acessar este conteúdo, é necessário fazer login 
no Portal Unigranrio e estar com a Minha Biblioteca aberta. Leia mais
13Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/9788580555240/pageid/699
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1.1.2. Aeração Prolongada
Neste caso, a biomassa permanece mais tempo no sistema de tratamento, 
com uma idade do lodo muito maior do que estipulada no sistema de lodos 
ativados convencional (quatro a dez dias), chegando entre 18 a 30 dias. Por 
isso, o processo é denominado lodos ativados com aeração prolongada. Nesse 
sistema, o tanque de aeração deverá ser maior; logo, receberá maior volume 
de efluente e o TDH aumentará para cerca de 16 a 24 horas, pois receberá 
maior quantidade de biomassa.
Assim, haverá menos matéria orgânica em relação ao volume do 
tanque, e em relação à massa de micro-organismos. Dessa forma, as bactérias 
consomem, em seus processos metabólicos, a própria matéria orgânica que 
compõem suas células. Isso faz com que a biomassa seja estabilizada dentro 
do próprio tanque de aeração, diferentemente do que ocorre com o sistema 
convencional, onde a estabilização da matéria orgânica ocorre em separado.
Tanto o sistema de lodos ativados convencional quanto o sistema 
de tratamento com aeração prolongada trabalham com fluxo contínuo de 
alimentação dos tanques, ou seja, o efluente entra e sai continuamente do 
reator biológico (Sperling, 2005).
1.1.3. Fluxo Intermitente
De acordo com Sperling (2005), o sistema de fluxo intermitente, 
também chamado de reator sequencial em batelada – RSB ou reator em 
batelada sequencial – RBS, é uma variante do sistema de lodos ativados cuja 
principal característica é a realização de todas as etapas de tratamento, a saber, 
decantação primária, oxidação bioquímica, decantação secundária e remoção 
do lodo, tudo em um único tanque.
Dessa forma, todas as unidades, processos e operações unitárias que 
normalmente são executadas no sistema convencional são incorporadas em 
um único reator, não havendo mais necessidade de várias unidades separadas. 
Este sistema em batelada pode utilizar tanto o método convencional 
quanto o de aeração prolongada de tratamento, que, por ser mais simples 
operacionalmente, acaba sendo mais empregado. O processo se desenvolve 
14 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
em um reator de mistura completa com ciclos operacionais com tempos de 
duração bem definidos. A biomassa permanece presente no reator ao longo 
de todos os ciclos, o que dispensa a necessidade de sistemas de separadores 
(decantador secundário).
Para Metcalf e Eddy (2010), um reator RBS possibilita o tratamento 
de efluentes de forma intermitente, com operações de enchimento do reator, 
aeração, sedimentação do lodo e remoção do efluente tratado, com o processo 
de degradação biológica e a separação de sólidos ocorrendo no mesmo tanque.
Com o desenvolvimento de controladores lógicos programáveis – CLP, 
simples, de baixo custo e a disponibilidade de sensores de nível e válvulas com 
atuação remota, o processo de tratamento com reator batelada sequencial 
– RBS passou a ser amplamente utilizado para o tratamento de efluentes 
gerados em instalações industriais com geração intermitente de efluentes.
Os ciclos de tratamento de um RBS são:
1. Enchimento: o tanque é preenchido com o efluente;
2. Reação: a aeração é acionada e ocorre a mistura da biomassa com 
o efluente;
3. Sedimentação: ocorre a deposição e a separação do material sólido 
suspenso formado no efluente tratado;
4. Esvaziamento: remoção do efluente tratado do reator;
5. Repouso: etapa de ajuste operacional e retirada de lodo em excesso.
Cada ciclo de tratamento tem uma duração que pode variar em função 
da vazão do efluente, das características do próprio efluente e da biomassa 
e dos objetivos do tratamento. Apesar de o descarte do lodo formado em 
excesso normalmente ser retirado na etapa de repouso, tal procedimento é 
opcional e pode ocorrer em qualquer das etapas anteriores. A quantidade e a 
frequência de remoção do lodo dependem da eficiência de tratamento que se 
deseja alcançar pelo sistema.
15Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
1.1.4. Remoção de Nutrientes
A remoção de nutrientes como nitrogênio (N) e fósforo (P) pode ser 
um dos objetivos do tratamento secundário de efluentes com características 
bem específicas, como elevadas cargas orgânicas, mas também dependem do 
impacto que podem causar aos corpos aquáticos. Os processos mais conhecidos 
empregados para a remoção de nitrogênio e fósforo são:
 ▪ Remoção de N e P em lagoas de estabilização;
 ▪ Remoção de N e P em sistemas de disposição controlada no solo;
 ▪ Remoção de N e P com lodos ativados e reatores aeróbios com biofilmes;
 ▪ Remoção de N e P com processos físico-químicos.
Destes, destacam-se os sistemas de remoção de N e P em lagoas e em 
sistemas de lodos ativados e reatores aeróbios.
Remoção de Nitrogênio e Fósforo em Lagoas:
Segundo Sperling (2005), os principais mecanismos apontados para a 
remover nitrogênio em lagoas de estabilização são:
 ▪ Volatilização da amônia;
 ▪ Assimilação da amônia por algas;
 ▪ Assimilação de nitratos por algas;
 ▪ Nitrificação/desnitrificação;
 ▪ Sedimentação do nitrogênio orgânico sólido.
Destes, a volatilização da amônia se destaca. A saída da amônia livre 
(NH3) para o ar atmosférico ocorre com a elevação do pH do meio, fazendo 
com que o equilíbrio químico da reação da amônia se desloque (NH3 + 
H+NH4+). Com pH em 9,5 quase metade da amônia se volatiliza. Com pH 
acima de 11,0 praticamente toda a amônia será liberada.
Para remover fósforo, principalmente o fósforo orgânico e fosfatos em 
lagoas, utiliza-se o mecanismo de precipitação de fosfatos em pH elevado. O 
fosfato é precipitado na forma de sais de hidroxiapatita ou estruvita.
16 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Remoção de Nitrogênio e Fósforo com Lodos Ativados e 
Reatores Aeróbios
Os sistemas de lodos ativados e os reatores aeróbios com biofilmes têm 
a capacidade de converter amônia em nitratoscom bastante eficiência. Este é o 
processo de nitrificação, onde há remoção de amônia, mas não de nitrogênio.
A nitrificação ocorre normalmente em tanques de aeração com 
lodos ativados instalados em regiões de clima quente. Os filtros biológicos 
de baixa carga e os biocontactores aerados são os sistemas que permitem o 
desenvolvimento de bactérias nitrificantes para a nitrificação. Para remover 
o nitrogênio, é necessária a total ausência de oxigênio no meio, mas com 
nitratos (condição anóxica). As bactérias desnitrificantes consomem os 
nitratos convertendo-os a nitrogênio gasoso, que é liberado para a atmosfera.
Para remover o fósforo por meio de sistemas biológicos (desfosfatação), 
é necessário que sejam feitas adaptações nos processos de lodos ativados. Para 
tal, deve-se criar essencialmente áreas anaeróbias e áreas aeróbias ao longo do 
tratamento. A zona anaeróbia funciona como uma espécie de seletor biológico 
para bactérias que acumulam fósforo. O lodo que é removido em excesso 
contém estes micro-organismos acumuladores de fósforo, que é removido 
juntamente do sistema.
1.2. Processos Facultativos
Os processos facultativos, como o próprio nome diz, podem ser 
realizados de mais de uma forma, ou seja, é facultada a possibilidade de 
ocorrerem por meio de maneiras diferentes.
No caso dos sistemas de tratamento biológicos, a diferença ocorre 
nos tipos de micro-organismos empregados para executar a decomposição da 
matéria orgânica: aeróbios, anaeróbios e facultativos (ou mistos).
Como já estudado, aeróbios consomem oxigênio e anaeróbios, não. 
E os facultativos? Facultam-se o direito de metabolizar a matéria orgânica 
de acordo com a disponibilidade de oxigênio: se houver pouco oxigênio, 
agem como anaeróbios; se houver disponibilidade de oxigênio dissolvido no 
líquido, atuam como aeróbios.
1.2.1. Biocontactores
O processo baseia-se na utilização de um biofilme suportado por 
tubos corrugados ou outros materiais que permitem que o efluente entre em 
contato com o biofilme e o ar atmosférico, alternadamente.
Em pouco tempo, com o contato contínuo do efluente e com o suporte, 
ocorre a produção de biomassa. Com o passar do tempo, há um aumento da 
espessura da camada de biofilme, que impede a transferência de oxigênio do ar 
atmosférico e de substrato do efluente para os micro-organismos localizados 
mais internamente, próximos ao suporte.
A tendência é que estes micro-organismos morram por falta de 
oxigenação e alimento (substrato), fazendo com que haja um desprendimento 
de lodo (biomassa) na forma de placas ou pequenos flocos. Estes flocos podem 
ser separados por sedimentação, sendo a fase decantada o efluente tratado.
1.2.2. Biodiscos
Os biodiscos se assemelham aos biocontactores, porém,os suportes 
do biofilme têm formato de placas circulares que giram continuamente. Da 
mesma forma que acontece nos biocontactores, com o espessamento da camada 
de biofilme ocorre um desprendimento de biomassa que sofre deposição no 
fundo do tanque do biodisco. Dessa forma, ocorre a digestão do lodo.
Após o sistema de biodiscos também há um decantador necessário 
para a remoção dos materiais sedimentáveis. O efluente tratado por este 
sistema facultativo apresenta aspecto cinzento, similar ao obtido nos filtros 
biológicos.
1.2.3. Filtros Biológicos
O sistema de filtros biológicos é considerado o sistema de tratamento 
biológico mais antigo de todos utilizados para tratar efluentes domésticos 
ou industriais.
18 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Comparando com os demais sistemas de tratamento facultativos 
móveis com biocontactores ou biodiscos, os filtros biológicos apresentam um 
leito de contato (suporte) fixo, enquanto a distribuição do efluente é móvel, 
conforme mostra a Figura 3.
Comparando com os demais sistemas de tratamento facultativos 
móveis com biocontactores ou biodiscos, os filtros biológicos apresentam um 
leito de contato (suporte) fixo, enquanto a distribuição do efluente é móvel, 
conforme mostra a Figura 3.
Figura 3: Sistema facultativo de filtro biológico. Fonte: Dreamstime, 2018.
A maior vantagem deste sistema é sua grande capacidade de suportar 
variações significativas de cargas orgânicas e de pH. Assim, é muito 
comum se utilizar os filtros biológicos associados a outros processos de 
tratamento biológico complementar. Nestes casos, se aproveita o baixo custo 
operacional dos filtros biológicos para reduzir a carga orgânica do efluente, 
complementando-se a eficiência desejada com um outro processo mais 
eficiente, mas de custo mais elevado.
Outra característica importante dos filtros biológicos é a disposição 
dos micro-organismos nos suportes fixos dentro do tanque de filtragem. 
19Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Originalmente, estes suportes eram pedras britadas bem pequenas, mas 
hoje foram substituídas por materiais poliméricos com elevadíssima área 
superficial, que aumenta a quantidade de micro-organismos disponíveis no 
biofilme formado. Neste biofilme estão dispostas três camadas de micro-
organismos, de dentro para fora: anaeróbios, facultativos e aeróbios.
Os anaeróbios ficam próximos à parede do suporte, sem contato 
com o ar atmosférico; os facultativos, ora atuam anaerobiamente, ora se 
comportam como aeróbios; e os micro-organismos aeróbios decompõem a 
matéria orgânica presente no efluente na presença do ar atmosférico.
Dessa forma, os diferentes tipos de micro-organismos atuam de 
maneira sinérgica, decompondo quase todo tipo de substrato, o que confere 
ao sistema de tratamento uma grande versatilidade já comentada.
1.2.4. Lagoas Facultativas Fotossintéticas
As lagoas de estabilização facultativas são as mais simples, tanto 
do ponto de vista construtivo quanto operacional. Neste processo, ocorre, 
basicamente, a formação de três zonas de estratificação da coluna d’água:
 ▪ uma camada superficial: zona aeróbia, localizada na parte superior 
da lagoa, que está em contato com o ar atmosférico e recebe a luz 
solar diretamente;
 ▪ uma camada intermediária: zona facultativa, onde ocorrem os 
processos aeróbios e anaeróbios nas interfaces;
 ▪ uma camada de fundo: a zona anaeróbia.
O efluente que alimenta a lagoa será decomposto pelas bactérias 
aeróbias, que recebem oxigênio das algas formadas na camada mais próxima 
da superfície e realizam o processo de fotossíntese. em seguida, liberam 
oxigênio e consomem o gás carbônico produzido pelas bactérias aeróbias. 
Na interface superior da zona facultativa, ocorrem processos aeróbios, onde 
a luz solar ainda consegue penetrar, enquanto na interface inferior ocorrem 
processo anaeróbios, com redução da oxigenação.
20 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Na zona anaeróbia, formam-se o lodo biológico que, de tempos em 
tempos, deverá ter seu excesso removido.
Importante
Como o sistema é totalmente natural, é necessário que a profundidade máxima da lagoa não 
ultrapasse 1,5 a 2,0 m. Assim, as diferentes zonas podem se formar naturalmente: zona 
aeróbia, mais próxima da superfície, zona anaeróbia, localizada no fundo, por isso, não pode 
ser muita funda.
Normalmente, o período de TDH dessas lagoas é longo, em torno 
de 20 dias, para que ocorra a estabilização da matéria orgânica. Para que 
a fotossíntese ocorra plenamente, é necessário que exista uma grande área 
superficial de exposição, que permita às algas absorver grandes quantidades 
de energia solar.
Por isso, as lagoas de estabilização facultativas exigem grandes áreas 
para sua implantação, sendo considerada a maior dentre os sistemas de 
tratamento de efluentes e esgotos. Entretanto, operacionalmente, são as mais 
simples, o que pode ser interessante para países em desenvolvimento que 
disponham de áreas livres (Sperling, 2005).
1.2.5. Lagoas Aeradas Facultativas
As lagoas aeradas facultativas são projetadas para operar com consumo 
de energia menor que o das lagoas aeradas aeróbias, citadas anteriormente .
Neste tipo de lagoa, há uma segmentação em camadas onde,em uma 
parte, ocorre a suspensão da biomassa e, em outra a, sedimentação.
Na camada superior da lagoa, há maior oxigenação devido aos aeradores 
superficiais que permite que a matéria orgânica solúvel finamente particulada 
seja decomposta aerobiamente. Como os sólidos tendem a se sedimentar, há 
formação de uma camada de lodo de fundo que sofre decomposição anaeróbia. 
O sistema acaba se comportando como uma lagoa facultativa convencional, 
porém com o sistema de aeração mecanizada.
21Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
1.3. Processos Anaeróbios
São considerados os processos de tratamento biológico estritamente 
anaeróbios, ou seja, só se desenvolvem na completa ausência de oxigênio 
dissolvido no meio líquido ou total isolamento do ar atmosférico.
Segundo Metcalf e Eddy (2010), os processos anaeróbios de 
tratamento são mais vantajosos que os processos aeróbios e têm sido 
utilizados como alternativa ao tratamento aeróbio para efluentes com baixa 
ou alta carga orgânica.
Importante
Existem algumas vantagens e desvantagens dos processos de tratamento anaeróbios em 
relação aos aeróbios, que podem ser observadas no quadro a seguir:
Vantagens Desvantagens
Menor consumo de energia. Maior tempo de espera para desenvolvimento da biomassa.
Menor produção de lodo biológico. Pode requerer a adição de alcalinizante para elevar o pH.
Menor quantidade de nutrientes. Pode necessitar de tratamento adicional para atingir os padrões de emissão do efluente.
Produção de metano (CH4). Não permite a remoção de nitrogênio ou fósforo.
Menor volume do reator. Mais sensível aos efeitos da baixa temperatura nas taxas de reação.
Potencial para baixa pegada de carbono. Mais suscetível às perturbações decorrentes da presença de substâncias tóxicas ou variações nas características do efluente.
Capacidade de resposta à adição de substrato 
mesmo após longos períodos sem adição. Possibilidade de geração de maus odores e gases corrosivos.
Quadro 3: Vantagens e desvantagens dos processos de tratamento anaeróbios. Fonte: Metcalf e Eddy, 2010.
O baixo consumo energético, a possibilidade de produção de gás metano combustível e 
característica de baixo impacto em termos de gases de efeito estufa (pegada de C) são 
grandes vantagens que devem ser levadas em consideração nos projetos de ETEs.
22 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Conforme as informações colhidas por Sperling (2005), existem 
inúmeras variantes de reatores anaeróbios, sendo os mais importantes os 
filtros anaeróbios (sem aplicação industrial relevante) e os reatores UASB 
(Upflow Anaerobic Sludge Blanket) ou RAFA (Reator Anaeróbio de Fluxo 
Ascendente), com manta de lodo, descrito a seguir.
1.3.1. Reator UASB ou RAFA
Os reatores UASB, como são comumentes identificados, são reatores 
anaeróbios de manta de lodo muito mais empregados no tratamento de esgoto 
sanitários, mas que têm aplicações interessantes em efluentes industriais com 
altas taxas de matéria orgânica biodegradável.
É o caso, por exemplo, de algumas indústrias alimentícias, produtores 
de bebidas como refrigerantes e cervejas, ou laticínios e frigoríficos. Mais 
adiante, estes efluentes voltarão a ser discutidos.
Nos reatores UASB, diferentemente dos filtros biológicos, a biomassa 
se desenvolve dispersa no meio líquido, não aderindo a nenhum tipo de 
suporte. A própria biomassa em crescimento cria pequenos grãos que acabam 
servindo de meio suporte para outra bactérias, aumentando a eficiência do 
sistema. existe também uma elevada concentração de microorganismos dentro 
do reator, o que acaba caracterizando a denominação de manta de lodo. Isto 
acaba permitindo uma redução significativa no volume do tanque de reação.
Como o nome já diz, há um fluxo ascendente de efluente que entra no 
fundo do tanque e se encontra com a manta de lodo, fazendo com que haja 
adsorção de grande parte da matéria orgânica pelos micro-organismos. Como 
resultado da ação anaeróbia, ocorre a produção de gases como metano e gás 
carbônico, que também ascendem para o topo do tanque.
Para evitar a perda de biomassa por arraste dos gases e fluxo do efluente 
tratado, existe uma estrutura na parte superior do tanque em forma de cone 
invertido, denominada separador trifásico, capaz de separar a biomassa sólida 
que retorna para o corpo do reator, dos gases formados e do líquido tratado. 
23Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Estes gases podem ser coletados e utilizados como fonte combustível.
Neste tipo de sistema, a Idade do Lodo é bastante alta e o TDH muito 
menor que os demais sistemas, em torno de 6 a 10 horas. Em geral, há uma 
baixa produção de lodo, que deve ser retirado periodicamente, mas que já sai 
bem digerido e adensado, seguindo direto para um sistema de secagem.
Como a eficiência característica destes processos de tratamento não 
ultrapassa 70%, há necessidade de realizar um pós-tratamento para atingir a 
eficiência desejada.
2. Processos Aeróbios
São os processos de tratamento biológico estritamente aeróbios, ou 
seja, só se desenvolvem na presença de oxigênio dissolvido no meio líquido 
ou disponível no ar atmosférico.
2.1. Lagoas Aeradas Aeróbias
Nas lagoas aeróbias, o sistema de aeração funciona de forma a 
uniformizar toda a biomassa, distribuindo-a pelo líquido, evitando qualquer 
possibilidade de sedimentação de lodo neste tipo de lagoa. As lagoas aeradas 
aeróbias operam de maneira similar aos tanques de aeração de lodos ativados, 
porém sem haver recirculação de lodo. De maneira geral, estas lagoas são 
instaladas em série, com lagoas de decantação ou lagoas aeradas facultativas.
24 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Síntese
Em resumo, nesta unidade foi possível observar os principais sistemas de 
tratamento biológicos, suas características operacionais, vantagens e desvantagens.
Verificamos também a importância dos sistemas preliminares e 
primários que preparam o efluente para o tratamento secundário, onde são 
empregados basicamente micro-organismos de três tipos distintos, a saber: 
aeróbios, facultativos e anaeróbios. Cada um deles apresenta peculiaridades 
que possibilitam seu emprego num determinado sistema ou processo.
O estudo mais aprofundado dos lodos ativados permite compreender 
a importância que este tipo de tratamento tem nas ETEs, que recebem cargas 
poluidoras com elevados graus de matéria orgânica biodegradável. Também 
foram discutidos outros processos de tratamento com micro-organismos, 
como os filtros biológicos, as lagoas de equalização e os reatores anaeróbios, 
tipo UASB, em franco desenvolvimento para aplicações no tratamento de 
efluentes industriais.
25Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
Referências Bibliográficas
BOTKIN, Daniel B., KELLER, Edward A. Ciência ambiental: Terra, um 
planeta vivo, 7 ed. Rio de Janeiro: LTC, 2011. Disponível em: https://
integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-2277-2/pageid/5. 
Acesso em: 19 mai. 2018.
DREAMSTIME (S.i) (Org.). Waste water treatment. 2018. Disponível em: https://
www.dreamstime.com/stock-image-waste-water-treatment-image22658911. 
Acesso em: 21 maio 2018.
DREAMSTIME (S.i.) (Org.). Wastewater treatment. 2018. Disponível 
em: https://www.dreamstime.com/stock-photo-wastewater-treatment-air-
diffuser-undertaking-image59776090. Acesso em: 21 maio 2018.
GIORDANO, Gandhi. Notas de aula da disciplina de Tratamento e Controle 
de Efluentes Industriais. Curso de Mestrado em Engenharia Ambiental. Rio 
de Janeiro: PEAMB/UERJ, 2008.
______. SURERUS, Victor. Efluentes industriais. 1 ed. Rio de Janeiro: 
Publit. 2015.
METCALF & EDDY. Tratamento de efluentes e recuperação de recursos. 
5 ed. Porto Alegre: AMGH, 2016.
PHILIPPI Jr., Arlindo; ROMÉRO, Marcelo de Andrade; BRUNA, Gilda Collet 
(editores). Curso de gestão ambiental. 2 ed. Barueri: Manole, 2014, v.13.
SANT’ANNA JR. Geraldo Lippel. Tratamento biológico de efluentes: 
fundamentos e aplicações. 1 ed. Rio de Janeiro: Interciência, 2010, p.418.
SPERLING, MarcosVon. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento 
de esgotos. 3 ed. Belo Horizonte: UFMG, 2005. v.1.
26 Processos Industriais e Tratamento de Efluentes
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-2277-2/pageid/5
https://integrada.minhabiblioteca.com.br/books/978-85-216-2277-2/pageid/5
https://www.dreamstime.com/stock-image-waste-water-treatment-image22658911
https://www.dreamstime.com/stock-image-waste-water-treatment-image22658911
https://www.dreamstime.com/stock-photo-wastewater-treatment-air-diffuser-undertaking-image59776090
https://www.dreamstime.com/stock-photo-wastewater-treatment-air-diffuser-undertaking-image59776090
	Processos Industriais
	Objetivos
	Introdução
	1. 	Processos Industriais
	1.1. 	O que são Processos Industriais?
	1.2. 	Histórico
	1.3. 	Poluição Industrial
	Síntese
	Referências Bibliográficas
	Processos Industriais
	Objetivos
	Introdução
	1. 	Processos Industriais
	1.1. 	O que são Processos Industriais?
	1.2. 	Histórico
	1.3. 	Poluição Industrial
	Síntese
	Referências Bibliográficas
	A Água e os Efluentes Industriais
	Objetivos
	Introdução
	1. 	Poluição da Água
	1.1. 	Caracterização da Água
	1.1.2. 	Características Físico-químicas da Água
	1.1.2.1. Densidade
	1.1.2.2. Viscosidade
	1.1.2.3. Calor Específico
	1.1.2.4. Cor e Turbidez
	1.1.2.5. Tensão Superficial
	1.1.2.6. Solubilidade
	1.1.2.7. O pH
	1.2. Ciclo Hidrológico e suas Intervenções
	1.2.1. Evapo-transpiração
	1.2.2. Precipitação
	1.2.3. Escoamento Superficial e Subterrâneo
	1.2.4. Infiltração
	1.3. Ciclo Hidrológico não Natural
	Síntese
	Referências Bibliográficas
	Poluição da Água
	Objetivos
	Introdução
	1. 	Poluentes da Água
	1.1 	Aumento de Temperatura
	1.2 	Material Nutriente
	1.3 	Material Sólido em Suspensão
	1.3.1 	Classificação dos Materiais Sólidos na Água
	1.3.1.1 Tamanho
	1.3.1.2 Classificação Química
	1.4 	Micro-organismos Patogênicos
	1.5 	Substâncias Orgânicas
	1.5.1 	Substâncias Orgânicas Biodegradáveis
	1.5.2 	Substâncias Orgânicas Recalcitrantes ou Refratárias
	1.6 	Substâncias Metálicas
	1.7 	Substâncias Radioativas
	Síntese
	Referências Bibliográficas
	Referências Bibliográficas
	Síntese
	Introdução
	1. 	Importância da Qualidade da Água e dos Efluentes Industriais
	2. 	Parâmetros para Caracterização da Água
e dos Efluentes
	2.1. 	Parâmetros de Caracterização Quantitativos
	2.1.1. 	Vazão
	2.1.1.1. Cubagem
	2.1.1.2. Hidrômetros
	2.1.1.3. Vertedores
	2.1.1.4. Calha Parshall
	2.1.1.5. Fluxômetros
	2.1.1.6. Traçadores Radioativos Ou Fluorimétricos
	2.1.2. Parâmetros de Caracterização Qualitativos
	2.1.2.1. Parâmetros Físicos
	2.1.2.1.1. Cor
	2.1.2.1.2. Turbidez
	2.1.2.1.3. Temperatura
	2.1.2.1.4. Sólidos
	2.1.2.1.5. Densidade
	2.1.2.1.6. Condutividade
	2.1.2.2. Parâmetros Químicos Orgânicos
	2.1.2.2.1. Demanda Química de Oxigênio (DQO)
	2.1.2.2.2. Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO)
	2.1.2.2.3. Carbono Orgânico Total (COT)
	2.1.2.2.4. Fenóis
	2.1.2.2.5. Surfactantes
	2.1.2.2.6. Hidrocarbonetos
	2.1.2.2.7. Pesticidas
	2.1.2.3. Parâmetros Químicos Inorgânicos
	2.1.2.3.1. pH (potencial hidrogeniônico):
	2.1.2.3.2. Dureza
	2.1.2.3.3. Alcalinidade Total
	2.1.2.3.4. Oxigênio Dissolvido (OD)
	2.1.2.3.5. Compostos Nitrogenados
	2.1.2.3.6. Compostos Sulfurados
	2.1.2.3.7. Cloretos
	2.1.2.3.8. Metais
	2.1.2.3.9. Compostos de Enxofre
	2.1.2.4. Parâmetros Biológicos
	Objetivos
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	Estação de Tratamento de Efluentes: Preliminar e Primário
	Objetivos
	Introdução
	1. 	Amostragem de Efluentes Industriais
	1.1. 	Amostragem
	1.2. 	Amostragem de Efluentes Industriais
	2. 	Processos de Tratamento de Efluentes Líquidos
	2.1. 	Processos de Tratamentos Físicos
	2.2. 	Processos de Tratamentos Químicos
	Síntese
	Referências Bibliográficas
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	Efluentes Industriais: Tratamentos Secundários
	Objetivos
	Introdução
	1.	 Processos Biológicos Aeróbios
	1.1 	Lodos Ativado
	1.1.1. 	Lodos Ativados Convencionais
	1.1.2. 	Aeração Prolongada
	1.1.3. 	Fluxo Intermitente
	1.1.4. 	Remoção de Nutrientes
	1.2. 	Processos Facultativos
	1.2.1.	Biocontactores
	1.2.2. 	Biodiscos
	1.2.3. 	Filtros Biológicos
	1.2.4. 	Lagoas Facultativas Fotossintéticas
	1.2.5. 	Lagoas Aeradas Facultativas
	1.3. 	Processos Anaeróbios
	1.3.1. 	Reator UASB ou RAFA
	2. 	Processos Aeróbios
	2.1. 	Lagoas Aeradas Aeróbias
	Síntese
	Referências Bibliográficas
	_zhnhokerhxm1
	_24elpcstqhnx
	_gjdgxs
	Processos Específicos para Tratamento e Gestão de Efluentes Industriais
	Objetivos
	Introdução
	1.	Legislação Ambiental Aplicada
	2.	Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) Aplicadas às Indústrias Alimentícias
	2.1	Indústria de Bebidas
	2.2	Indústria de Pescados
	2.3	Indústria de Frigoríficos
	2.3.1	Abatedouros de Bovinos ou Suínos
	2.3.2	Abatedouro de Aves
	2.4	Indústria de Laticínios
	3.	Estações de Tratamento de Efluentes Aplicadas às Indústrias Químicas
	3.1	Indústria de Tintas
	3.2	Indústria Têxtil
	3.3	Indústria Petroquímica
	3.4	Indústria Farmacêutica
	3.5	Indústria de Papel e Celulose
	3.6	Indústria de Galvanoplastia
	Síntese
	Referências
	Processos Específicos para Tratamento e Gestão de Efluentes Industriais
	Objetivos
	Introdução
	1.	Legislação Ambiental Aplicada
	2.	Estações de Tratamento de Efluentes (ETE) Aplicadas às Indústrias Alimentícias
	2.1	Indústria de Bebidas
	2.2	Indústria de Pescados
	2.3	Indústria de Frigoríficos
	2.3.1	Abatedouros de Bovinos ou Suínos
	2.3.2	Abatedouro de Aves
	2.4	Indústria de Laticínios
	3.	Estações de Tratamento de Efluentes Aplicadas às Indústrias Químicas
	3.1	Indústria de Tintas
	3.2	Indústria Têxtil
	3.3	Indústria Petroquímica
	3.4	Indústria Farmacêutica
	3.5	Indústria de Papel e Celulose
	3.6	Indústria de Galvanoplastia
	Síntese
	Referências