TCC_FINAL_Eduardo Böder

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA 
CENTRO TECNOLÓGICO 
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL 
ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL 
 
 
 
 
 
Eduardo Henrique Böder 
 
 
 
 
 
 
 
Potencial de Recuperação de Biopolímeros de Lodo Aeróbio e Anaeróbio de Sistemas de 
Tratamento de Efluentes em Escala Real 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Florianópolis 
2021 
 
 
Eduardo Henrique Böder 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Potencial de Recuperação de Biopolímeros de Lodo Aeróbio e Anaeróbio de Sistemas de 
Tratamento de Efluentes em Escala Real 
 
 
 
 
 
 
 
Trabalho Conclusão do Curso de Graduação em 
Engenharia Sanitária e Ambiental do Centro Tecnológico 
da Universidade Federal de Santa Catarina como 
requisito para a obtenção do título de Bacharel em 
Engenharia Sanitária e Ambiental 
Orientador: Dr. Nelson Libardi Junior 
 
 
 
 
 
 
 
Florianópolis 
2021 
Ficha de identificação da obra elaborada pelo autor,
 através do Programa de Geração Automática da Biblioteca Universitária da UFSC.
Böder, Eduardo Henrique
 Potencial de recuperação de biopolímeros de lodo aeróbio e
anaeróbio de sistemas de tratamento de efluentes em escala
real / Eduardo Henrique Böder ; orientador, Nelson Libardi
Júnior, 2021.
 61 p.
 Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) -
Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico,
Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental,
Florianópolis, 2021.
 Inclui referências. 
 1. Engenharia Sanitária e Ambiental. I. Libardi Júnior,
Nelson. II. Universidade Federal de Santa Catarina.
Graduação em Engenharia Sanitária e Ambiental. III. Título.
 
 
Eduardo Henrique Böder 
 
 
Potencial de Recuperação de Biopolímeros de Lodo Aeróbio e Anaeróbio de Sistemas de 
Tratamento de Efluentes em Escala Real 
 
 
Este Trabalho Conclusão de Curso foi julgado adequado para obtenção do Título de Bacharel 
em Engenharia Sanitária e Ambiental e aprovado em sua forma final pelo Curso de 
Engenharia Sanitária e Ambiental 
 
Florianópolis, 16 de Setembro de 2021. 
 
 
 
________________________ 
Profª. Maria Elisa Magri, Drª. 
Coordenadora do Curso 
 
Banca Examinadora: 
 
 
 
________________________ 
Nelson Libardi Junior, Dr. 
Orientador(a) 
 
 
 
 
________________________ 
Profª. Maria Elisa Magri, Drª. 
Avaliadora 
Universidade Federal de Santa Catarina 
 
 
 
________________________ 
Prof. Rodrigo de Almeida Mohedano, Dr. 
Avaliador 
Universidade Federal de Santa Catarina 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Este trabalho é dedicado à minha vó Lina Hornburg Böder (in 
memoriam), minha mãe e amigos que estiveram comigo. 
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
À minha mãe, que com todas as dificuldades me deu todo o suporte, sem nunca faltar 
nada, para que eu pudesse realizar o curso de Engenharia Sanitária e Ambiental. Essa conquista 
é mais dela do que minha. 
À minha vó Lina Hornburg Böder (in memoriam) que ajudou na minha criação e tem 
grande influência na pessoa em que me tornei. 
À minha família, em especial a tia Lia e prima Kátia, que sempre me acompanharam 
de perto e deram todo o apoio até a chegada desse momento. 
Às entidades da qual fiz parte durante anos, em especial a AESA e a ATCTC, que me 
deram a oportunidade de conhecer pessoas incríveis, que levarei para a vida. 
À turma 14.1, que tornou essa jornada muito mais fácil e divertida. 
Aos amigos que fiz na universidade e fora dela. 
Ao meu orientador Nelson, que colaborou com o tema deste trabalho e ser um 
excelente profissional. Sem ele esse trabalho não seria possível. 
Ao LABEFLU por me conceder acesso a sua estrutura de laboratório e a mestranda 
Amábile que me acompanhou durante os longos dias de análise. 
A todos os professores e professoras do curso, são todos excelentes profissionais em 
que me espelho. 
À UFSC e todos seus funcionários. Foram anos memoráveis dentro dessa 
universidade, anos que levarei sempre em minha memória. 
À SAMAE Jaraguá do Sul, que me recebeu muito bem e atendeu a todas minhas 
solicitações com eficácia. 
E a todas as pessoas que em algum momento, desde que breve, estiveram presente e 
colaboraram de alguma forma. Meus sinceros agradecimentos a todos! 
 
 
 
 
 
 
RESUMO 
 
 
A disposição final do lodo, resíduo proveniente do tratamento de esgotos, está sendo 
um desafio para os profissionais do setor e governantes. Devido ao aumento do número de 
estações de tratamento de esgotos e o consequente incremento na produção de lodos, torna-se 
imprescindível a abordagem do problema. O volume gerado, as limitações na localização de 
áreas para destinação, além do elevado custo de transporte, faz com que a gestão desse resíduo 
seja complexa. A geração de lodo de esgotos requer soluções tão ou mais complexas que o 
próprio tratamento de esgotos e podem representar um aumento substancial dos custos totais, 
cerca de 50%, se considerados os gastos até disposição final do lodo. Portanto, este trabalho 
tem como objetivo, comparar a eficiência de tratamento, quantificar o potencial de recuperação 
de biopolímeros de lodo aeróbio e anaeróbio de sistemas biológicos de tratamento de efluentes 
de uma estação de tratamento de esgotos (ETE) localizada no município de Jaraguá do Sul (SC). 
O reator de batelada sequencial (RBS) foi mais eficiente na remoção de DBO5, DQO, nitrogênio 
amoniacal (NH4-H) e fósforo total (PT), com eficiência de 95,0%, 87,2%, 38,2% e 76,3%, 
respectivamente. Em comparação, as eficiências de remoção para os mesmos parâmetros do 
reator anaeróbio de leito fluidizado (UASB, do inglês upflow anaerobic sludge blanket) foram 
de 61,4% para DBO5, 55,1% para DQO, 6,7% para nitrogênio amoniacal e 50,8% para fósforo 
total. As substâncias poliméricas extracelulares (EPS, do inglês extracellular polymeric 
substances) do lodo anaeróbio tiveram teor de sólidos voláteis (SV) de 223,3 ± 25,2 mgSV/LEPS, 
enquanto o lodo aeróbio teve 335,0 ± 7,1 mgSV/LEPS, demonstrando uma maior quantidade de 
sólidos inorgânicos no lodo anaeróbio. O rendimento do exopolímeros do tipo alginato (ALE, 
do inglês alginate-like exopolymers), foi de 20,81% para o lodo aeróbio e de 26,65%. A 
capacidade de formar hidrogel do ALE foi comprovada, nos dois tipos de lodo, verificando a 
capacidade de formação de esferas quando adicionado em uma solução de cloreto de cálcio 
(CaCl2). Portanto, o RBS demonstrou ser mais eficiente no tratamento, enquanto o UASB 
obteve um maior rendimento para a extração de biopolímeros. 
 
Palavras-chave: Biopolímeros. Lodo aeróbio. Lodo anaeróbio. 
 
 
 
 
 
ABSTRACT 
 
The disposal of the sludge, waste from sewage treatment, is being a challenge for 
industry professionals and government officials. Due to the increase in the number of 
wastewater treatment plants and the consequent increase in sludge production, it is essential to 
aproach the problem. The volume generated, such as limitations in the location of areas for 
disposal, beyond to the high cost of transport, makes the management of this waste complex. 
The generation of sewage sludge requires solutions as complex or more complex than the 
sewage treatment itself and can represent a substantial increase in total costs, about 50%, if 
considering the expenses until the final disposal of the sludge. Therefore, this work aims to 
compare the treatment efficiency, quantify the potential of recovery biopolymers from aerobic 
and anaerobic sludge from biological effluent treatment systems of a wastewater treatment plant 
(WWTP) located in the municipality of Jaraguá do Sul (SC). The sequencing batch reactor 
(SBR) was more efficient in removing BOD5, COD, ammonia nitrogen (NH4-H) and total 
phosphorus (PT), with efficiency of 95.0%, 87.2%, 38.2% and 76.3%, respectively. In 
comparison, the removal efficiencies for the same parametersfrom upflow anaerobic sludge 
blanket (UASB) were 61.4% for BOD5, 55.1% for COD, 6.7% for ammonia nitrogen and 50.8% 
for total phosphorus. The extracellular polymeric substances (EPS) of the anaerobic sludge had 
volatile solids (VS) of 223.3 ± 25.2 mgVS/LEPS, while the aerobic sludge had 335.0 ± 7.1 
mgVS/LEPS, demonstrating a greater amount of inorganic solids in anaerobic sludge. The yield 
of alginate-like exopolymers (ALE) was 20.81% for aerobic sludge and 26.65%. The ability to 
form hydrogel of ALE was proven, in both types of sludge, verifying the ability to form beads 
when added to a solution of calcium chloride (CaCl2). Therefore, SBR proved to be more 
efficient in the treatment, while UASB obtained a higher yield for the extraction of biopolymers. 
 
 
Keywords: Biopolymers. Aerobic Sludge. Anaerobic Sludge. 
 
 
 
 
 
 
LISTA DE FIGURAS 
 
Figura 1 – Etapas de um Reator de Batelada Sequencial ......................................................... 24 
Figura 2 – Desenho esquemático de um UASB ....................................................................... 26 
Figura 3 – Imagem aérea da ETE Água Verde ......................................................................... 30 
Figura 4 – Fluxograma de tratamento da ETE Água Verde ..................................................... 31 
Figura 5 – Licor misto coletado na ETE Água Verde .............................................................. 34 
Figura 6 – Fluxograma do processo de extração e recuperação de ALE e EPS ....................... 36 
Figura 7 – Aparato experimental para a extração de EPS ........................................................ 37 
Figura 8 – (a) EPS antes da centrifugação, (b) ALE como sobrenadante ................................ 38 
Figura 9 – Eficiência de remoção dos tratamentos ................................................................... 43 
Figura 10 – Concentração dos parâmetros de qualidade do efluente ....................................... 44 
Figura 11 – Comparação dos teores de sólidos do licor misto entre os tratamentos ................ 45 
Figura 12 – Teor de sólidos por grama de lodo centrifugado ................................................... 46 
Figura 13 – Amostras dos lodos centrifugados após secagem em estufa. Lodo aeróbio (a) e 
anaeróbio (b). ............................................................................................................................ 47 
Figura 14 – Comparação dos teores de sólidos do EPS entre os tratamentos .......................... 48 
Figura 15 – Comparação dos teores de sólidos do ALE entre os tratamentos ......................... 49 
Figura 16 – Comparação de rendimento de extração de ALE .................................................. 50 
Figura 17 – Concentração de ácidos húmicos e proteínas no EPS ........................................... 51 
Figura 18 – Concentração de proteínas e ácidos húmicos do ALE .......................................... 51 
Figura 19 – Concentração de ácido glucurônico e glicose do EPS .......................................... 52 
Figura 20 - Concentração de ácido glucurônico e glicose do ALE .......................................... 53 
Figura 21 – ALE reticulado para lodo aeróbio (a e b) e anaeróbio (c e d) ............................... 54 
 
 
 
 
LISTA DE QUADROS 
 
Quadro 1 – Principais características dos esgotos .................................................................... 20 
Quadro 2 – Preparação das amostras de concentração de proteínas e ácidos húmicos ............ 40 
 
 
 
 
LISTA DE TABELAS 
 
Tabela 1 – Concentrações de DBO5 do efluente ...................................................................... 32 
Tabela 2 – Concentrações de DQO do efluente ....................................................................... 32 
Tabela 3 – Concentração de fósforo total de efluente .............................................................. 33 
Tabela 4 – Concentração de nitrogênio amoniacal do efluente ................................................ 33 
Tabela 5 – Concentração e eficiência de remoção de parâmetros de qualidade do esgoto bruto 
e saída dos tratamentos ............................................................................................................. 42 
Tabela 6 – Teor de sólidos do licor misto do RBS e UASB .................................................... 45 
Tabela 7 – Teor de sólidos do lodo centrifugado do RBS e UASB ......................................... 46 
Tabela 8 – Teor de sólidos do EPS ........................................................................................... 47 
Tabela 9 – Teor de sólidos do ALE .......................................................................................... 48 
 
 
 
 
LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS 
 
ALE – Alginate-like exopolymers 
DBO – Demanda biológica de oxigênio 
DQO – Demanda química de oxigênio 
EPS – Extracellular polymeric substances 
ETE – Estação de tratamento de esgotos 
LABEFLU – Laboratório de efluentes líquidos e gasosos 
ONU – Organização das nações unidas 
RBS – Reator de batelada sequencial 
SBR – Sequencing batch reactor 
SF – Sólidos Fixo 
ST – Sólidos totais 
SV – Sólidos voláteis 
UASB – Upflow anaerobic sludge blanket 
UFSC – Universidade Federal de Santa Catarina 
 
 
 
 
 
 
SUMÁRIO 
 
1 INTRODUÇÃO ................................................................................................... 15 
1.1 OBJETIVOS .......................................................................................................... 18 
1.1.1 Objetivo Geral ...................................................................................................... 18 
1.1.2 Objetivos Específicos ........................................................................................... 18 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ........................................................................... 19 
2.1 TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS ................................................... 19 
2.2 REATOR DE BATELADA SEQUENCIAL ........................................................ 22 
2.3 REATOR ANAERÓBIO DE LEITO FLUIDIZADO ........................................... 24 
2.4 GERAÇÃO E DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO ................................................ 26 
2.5 RECUPERAÇÃO DE BIOPOLÍMEROS DO LODO RESIDUAL ..................... 28 
3 METODOLOGIA ................................................................................................ 30 
3.1 LEVANTAMENTOS DE DADOS DA ETE ÁGUA VERDE ............................. 30 
3.2 RECUPERAÇÃO DE BIOPOLÍMEROS A PARTIR DO LODO ....................... 34 
3.2.1 Coleta e armazenamento de licor misto ............................................................. 34 
3.2.2 Preparação do lodo .............................................................................................. 34 
3.2.3 Extração de EPS .................................................................................................. 36 
3.2.4 Precipitação e recuperação do ALE ................................................................... 39 
3.2.5 Teste de reticulação ............................................................................................. 39 
3.2.6 Concentração de proteínas e ácidos húmicos .................................................... 40 
3.2.7 Concentração de ácido glucurônico e glicose .................................................... 41 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ....................................................................... 42 
4.1 EFICIÊNCIA DO TRATAMENTO ...................................................................... 42 
4.1.1 Teor de Sólidos do Licor Misto dos Reatores UASB e RBS ............................ 45 
4.2 CARACTERIZAÇÃO DO LODO RESIDUAL AERÓBIO E ANAERÓBIO .... 46 
4.2.1 Teor de sólidos do lodo centrifugado .................................................................46 
4.2.2 Teor de sólidos do EPS ........................................................................................ 47 
 
 
4.2.3 Teor de Sólidos do ALE ...................................................................................... 48 
4.3 RENDIMENTO DE ALE ...................................................................................... 49 
4.4 CONCENTRAÇÃO DE PROTEÍNAS E POLISSACARÍDEOS ........................ 50 
4.4.1 Ácidos húmicos e proteínas ................................................................................. 50 
4.4.2 Ácidos glucurônicos e glicose .............................................................................. 52 
4.5 RETICULAÇÃO DO ALE.................................................................................... 53 
5 CONCLUSÕES .................................................................................................... 56 
6 RECOMENDAÇÕES .......................................................................................... 57 
REFERÊNCIAS ..................................................................................................................... 58 
15 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
 
No Brasil, o saneamento básico é um direito assegurado pela Constituição e definido 
pela Lei nº 11.445/2007, como conjunto de serviços públicos, infraestruturas e instalações 
operacionais de abastecimento de água potável, esgotamento sanitário, limpeza urbana e 
manejo de resíduos sólidos e drenagem e manejo das águas pluviais urbanas. 
Grandes núcleos urbanos exigem soluções para a captação de água, coleta de esgotos, 
destinação dos resíduos sólidos e drenagem das águas pluviais. Essas soluções evoluíram para 
as complexas infraestruturas de saneamento ambiental (BRASIL, 2020). 
O saneamento se tornou um fator determinante de saúde, quando no século XIX, foi 
comprovado que águas contaminadas, esgotos a céu aberto e lixo acumulado eram a causa de 
doenças e epidemias (BRASIL, 2020). Segundo o Relatório sobre o Desenvolvimento dos 
Recursos Hídricos da Organização das Nações Unidas (ONU), 10% das doenças registradas ao 
redor do mundo poderiam ser evitadas se os governos investissem mais em acesso à água, 
medidas de higiene e saneamento básico (UNESCO, 2020). 
Em 2015, 67,5% da população mundial tinha acesso aos serviços de esgoto, ou seja, 
qualquer sistema que garanta a segregação higiênica das excretas humanas, e seu isolamento 
do contato com a população é considerado como condições minimamente adequadas. Os 
sistemas mais comuns são a rede geral de coleta de esgoto, as fossas sépticas e as latrinas 
(UNICEF e WHO, 2015). 
As redes de esgotos abrangem 54,1% da população total do Brasil e desse percentual 
78,5% são tratados. Em 2019, foram coletados 5,8 bilhões de m³ de esgoto e 4,5 bilhões de m³ 
foram tratados, o restante é despejado nos corpos receptores sem tratamento (BRASIL, 2020). 
Esses dados só levam em consideração soluções coletivas para coleta e tratamento de esgoto, 
desconsiderando soluções individuais, como fossas sépticas. 
Em Santa Catarina, de todo esgoto gerado, 24,26% são coletados e tratados e 8,69% é 
coletado e não tratado. Porém, 47,27% das residências possuem soluções individuais de 
tratamento do esgoto, seja por meio de fossas sépticas ou estação de tratamento de esgotos 
(ETE) de condomínios. Restando 19,78% de esgotos que são despejados a céu aberto, sem 
nenhum tipo de coleta ou tratamento (ANA, 2019). 
Nos anos 70, a valorização do solo e a preocupação com o consumo de energia, 
acelerou a busca e pesquisa de novas tecnologias de sistemas de tratamento de esgoto 
16 
 
 
classificados como alta taxa. Pode-se citar como exemplos desses novos tratamentos os reatores 
de leito fluidizado, os filtros anaeróbios e os reatores anaeróbios de fluxo ascendente com manta 
de lodo (WEBER, 2006). 
Há mais de 100 anos desde que o processo de lodos ativados foi apresentado, ainda é 
a principal tecnologia de tratamento de esgotos. Lodos ativados é a mistura de sólidos inertes 
presentes no esgoto combinados com uma população microbiana crescendo nos substratos 
biodegradáveis presentes no esgoto. Tratamento de esgotos por lodos ativados é uma tecnologia 
que permite ciclos fechados e reuso de recursos como água, energia e produtos químicos (VAN 
LOOSDRECHT & BRDJANOVIC, 2014). 
Desde as grandes pesquisas nos anos 70, os reatores de batelada sequencial (RBS) se 
tornaram uma modificação bastante comum dos lodos ativados. A marca do projeto do RBS é 
a sua inerente flexibilidade, propiciando diferentes modos de operação. Por outro lado, os 
processos de batelada são caracterizados pelo baixo número de variáveis para alcançar os 
objetivos operacionais comparado com os processos contínuos, principalmente devido à 
redução ou até mesmo eliminação das variáveis de vazão (COELHO; RUSSO; ARAÚJO, 
2000). 
A disposição final do lodo, resíduo proveniente do tratamento de esgotos, está sendo 
um desafio para os profissionais do setor e governantes. Devido ao aumento do número de 
estações de tratamento de esgotos e o consequente incremento na produção de lodos, torna-se 
imprescindível a abordagem do problema. O volume gerado, as limitações na localização de 
áreas para destinação, além do elevado custo de transporte, faz com que a gestão desse resíduo 
seja complexa (BATISTA, 2015). 
ALEM SOBRINHO (2001), ANDREOLI et al. (2001) e RULKENS (2004), reforçam 
que os problemas decorrentes da geração de lodo de esgotos requerem soluções tão ou mais 
complexas que o próprio tratamento de esgotos e podem representar um aumento substancial 
dos custos totais, cerca de 50%, se considerados os gastos até disposição final do lodo. 
Em um futuro próximo, muitas das plantas de tratamento de esgotos convencionais 
serão transformadas em instalações de recuperação de recursos hídricos. Essas instalações de 
recuperação de recursos podem representar uma grande fonte de bioprodutos de valor, como 
exopolímeros do tipo alginato (ALE, do inglês alginate like exopolymer), bioplásticos, celulose, 
fósforo ou biogás (VAN DER HOEK; DE FOOIJ; STRUKER, 2016). 
17 
 
 
Entretanto, a industrialização da recuperação de biopolímeros requer melhor 
compreensão da composição e de suas propriedades de hidrogel em resposta da composição do 
esgoto ou o tipo de bioagregados (flocos ou grânulos) (SCHAMBECK et al., 2020). ALE são 
uma mistura de biopolímeros extraídos da matriz de substâncias poliméricas extracelulares 
(EPS, do inglês extracelular polymeric substances) de agregados bacterianos sob condições 
alcalinas, e recuperado por precipitação ácida (FELZ et al., 2016). 
De acordo com Felz et al. (2019), ALE são compostos de açúcares, proteínas e 
substâncias húmicas (mistura complexa de compostos orgânicos), são portanto, um biomaterial 
que pode ser usado nas indústrias de papel, construção civil e medicina, assim como na 
agricultura e horticultura (VAN LEEUWEN et al., 2018). 
Ainda, não foram identificados outros trabalhos que avaliaram o teor destes 
biopolímeros no lodo residual em ETE em escala real, e nem trabalhos comparando o lodo 
residual de reatores aeróbios e anaeróbios. 
Sendo assim, este trabalho tem como objetivo quantificar o potencial de recuperação 
de biopolímeros de lodo aeróbio e anaeróbio de sistemas biológicos de tratamento de efluentes 
em escala real. Desta forma, será possível avaliar a possibilidade recuperação de recursos a 
partir do lodo residual, que seria apenas descartado. 
 
 
18 
 
 
1.1 OBJETIVOS 
 
1.1.1 Objetivo Geral 
 
Avaliar o potencial de recuperação de biopolímeros de lodo aeróbio e anaeróbio de 
sistemas biológicos de tratamento de efluentes em escala real. 
 
1.1.2 Objetivos Específicos 
 
- Caracterizar um reator anaeróbio de leito fluidizado e um reator aeróbio em bateladas 
sequenciais em escala real, implantados em uma companhia de saneamento municipal; 
- Quantificar a geraçãode lodo residual do processo aeróbio (RBS) e anaeróbio 
(UASB) de tratamento de esgoto sanitário; 
- Quantificar as substâncias poliméricas extracelulares (EPS) e o exopolímero do tipo 
alginato (ALE) do lodo residual dos processos de tratamento; 
- Caracterizar os biopolímeros recuperados do lodo residual quanto ao seu teor de 
proteínas, ácidos húmicos e polissacarídeos. 
 
 
19 
 
 
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA 
 
2.1 TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS 
 
Os esgotos originados em uma cidade e que contribuem com a vazão de uma estação 
de tratamento de esgotos são basicamente de 3 fontes distintas: esgotos domésticos (residências, 
instituições e comércios); despejos industriais (diversas origens e tipos de indústrias); e águas 
de infiltração (VON SPERLING, 1996). 
De acordo com Von Sperling (1996), os esgotos domésticos contêm aproximadamente 
99,9% de água. A fração restante inclui sólidos orgânicos e inorgânicos, suspensos e 
dissolvidos, bem como microrganismos. Portanto, é devido a essa fração de 0,1% que há 
necessidade de se tratar os esgotos. 
No campo de tratamento de esgotos os parâmetros de qualidade de interesse são 
aqueles relacionados às exigências legais, e às necessidades para projeto, operação, e a 
avaliação do desempenho das estações de tratamento de esgotos (ETE). Evidentemente, 
interessará conhecer também os parâmetros dos corpos receptores, nos quais os efluentes 
tratados são lançados (JORDÃO & PESSOA, 2005). 
No projeto de uma estação de tratamento, normalmente não há interesse em se 
determinar os diversos compostos dos quais a água residuária é constituída. Isto, não só pela 
dificuldade em se executar vários destes testes em laboratório, mas também pelo fato dos 
resultados em si não serem diretamente utilizáveis como elementos de projeto e operação. 
Portanto, utiliza-se de três categorias de parâmetros para definir a qualidade do esgoto: 
parâmetros físicos, químicos e biológicos (VON SPERLING, 1996). 
Os parâmetros físico-químico-biológicos estão apresentados no Quadro 1, e em sua 
maioria, estão relacionados com grandezas quantitativas, sendo quase sempre expressa em 
forma de concentração. Portanto, a vazão de esgotos influi diretamente na estimativa de massa 
de poluentes presentes no esgoto, assim como no dimensionamento das unidades de tratamento 
e na avaliação dos impactos no meio ambiente (JORDÃO & PESSOA, 2005). 
Os processos físicos se caracterizam principalmente nos processos de remoção das 
substâncias fisicamente separáveis dos líquidos ou que não se encontram dissolvidos. Os 
processos químicos são aqueles em que há utilização de produtos químicos, e raramente 
adotados isoladamente. São utilizados quando o emprego dos processos físicos e biológicos não 
20 
 
 
atendem, ou não atuam eficientemente nas características que se deseja reduzir ou remover, ou 
podem ter sua eficiência melhorada. Os processos biológicos dependem da ação de 
microrganismos presentes no esgoto (JORDÃO & PESSOA, 2005). 
 
Quadro 1 – Principais características dos esgotos 
Tipo Parâmetro Descrição 
Físicos 
Temperatura 
- Ligeiramente superior à da água de abastecimento; 
- Variação conforme as estações do ano; 
- Influência na atividade microbiana; 
- Influência na solubilidade dos gases; 
- Influência na viscosidade do líquido. 
Cor 
- Esgoto fresco: ligeiramente cinza; 
- Esgoto séptico: cinza escuro ou preto. 
Odor 
- Esgoto fresco: odor oleoso, relativamente 
desagradável; 
- Esgoto séptico: odor fétido, devido ao gás sulfídrico e 
a outros produtos da decomposição; 
- Despejos industriais: odores característicos. 
Turbidez 
- Causada por uma grande variedade de sólidos em 
suspensão; 
- Esgotos mais frescos ou mais concentrados: 
geralmente maior turbidez. 
Químicos 
Sólidos em 
suspensão fixos 
- Componentes minerais, não incineráveis, inertes, dos 
sólidos em suspensão. 
Sólidos em 
suspensão 
voláteis 
- Componentes orgânicos dos sólidos em suspensão. 
Sólidos 
dissolvidos fixos 
- Componentes minerais dos sólidos dissolvidos. 
Sólidos 
dissolvidos 
voláteis 
- Componentes orgânicos dos sólidos dissolvidos. 
Sólidos 
sedimentáveis 
- Fração dos sólidos orgânicos e inorgânicos que 
sedimenta em 1 hora no cone de Imhoff. 
DBO5 
- Está associada à fração biodegradável dos 
componentes orgânicos carbonáceos. É uma medida do 
oxigênio consumido após 5 dias pelos microrganismos 
na estabilização bioquímica da matéria orgânica. 
 
21 
 
 
Tipo Parâmetro Descrição 
Químicos 
DQO 
- Representa a quantidade de oxigênio requerida para 
estabilizar quimicamente a matéria orgânica carbonácea. 
Utiliza fortes agentes oxidantes em condições ácidas. 
COT 
- É uma medida direta da matéria orgânica carbonácea. 
É determinado através da conversão do carbono 
orgânico a gás carbônico. 
Nitrogênio 
orgânico 
- Nitrogênio na forma de proteínas, aminoácidos e ureia. 
Amônia 
- Produzida como primeiro estágio da decomposição do 
nitrogênio orgânico. 
Nitrito 
- Estágio intermediário da oxidação da amônia, 
praticamente ausente no esgoto bruto. 
Nitrato 
- Produto final da oxidação da amônia, praticamente 
ausente no esgoto bruto. 
Fósforo 
orgânico 
- Combinado à matéria orgânica. 
Fósforo 
inorgânico 
- Ortofosfato e polifosfato. 
pH 
- Indicador das características ácidas ou básicas do 
esgoto. Uma solução é neutra em pH 7. Os processos de 
oxidação biológica normalmente tendem a reduzir o pH. 
Alcalinidade 
- Indicador da capacidade tampão do meio (resistência 
às variações do pH). Devido à presença de bicarbonato, 
carbonato e íon hidroxila. 
Cloretos 
- Proveniente das águas de abastecimento e dos dejetos 
humanos. 
Óleos e graxas 
- Fração da matéria orgânica solúvel em hexanos. Nos 
esgotos domésticos, são óleos e gorduras utilizados nas 
comidas. 
Biológicos 
Bactérias 
- Organismos protistas unicelulares; 
- Apresentam-se em várias formas e tamanhos; 
- São os principais responsáveis pela estabilização da 
matéria orgânica; 
- Algumas bactérias são patogênicas, causando 
principalmente doenças intestinais. 
Fungos 
- Organismos aeróbios, multicelulares, não 
fotossintéticos, heterotróficos; 
- Também de grande importância na decomposição da 
matéria orgânica; 
- Podem crescer em condições de baixo pH. 
22 
 
 
Tipo Parâmetro Descrição 
Biológicos 
Vírus 
- Organismos parasitas, formados pela associação de 
material genético (DNA ou RNA) e uma carapaça 
proteica; 
- Causam doenças e podem ser de difícil remoção no 
tratamento da água ou do esgoto; 
Helmintos 
- Animais superiores; 
- Ovos de helmintos presentes nos esgotos podem 
causar doenças. 
Fonte: Adaptado von Sperling (1996). 
 
De todos os parâmetros citados no quadro acima, para esgotos predominantemente 
domésticos, os mais importantes e que merecem destaque são: sólidos, indicadores de matéria 
orgânica, nitrogênio, fósforo e indicadores de contaminação fecal (VON SPERLING, 1996). 
 A baixa produção de lodo nas ETE é um objeto que se deve perseguir, seja pela 
escolha do processo de tratamento ou pelo tipo de e grau de desidratação adotados. Processos 
anaeróbios (como um reator anaeróbio de leito fluidizado) geram muito menos massa de lodo 
que os processos clássicos aeróbios, além de unidades mecanizadas para prensagem e 
desidratação do lodo, como filtros prensas, que podem alcançar até mais de 35% de teor de 
sólidos na massa seca (JORDÃO & PESSOA, 2005). 
 
2.2 REATOR DE BATELADA SEQUENCIAL 
 
Em nível mundial, o sistema de lodos ativados é amplamente utilizado para o sistema 
de tratamentos de despejos domésticos e industriais, para situações que haja a necessidade de 
um efluente de elevada qualidade e pouco requisito de área. Porém, o sistema de lodos ativados 
requer um nível de mecanização superior a outros tipos de sistemas de tratamento, ocasionando 
uma operação mais sofisticada e com maior consumo de energia elétrica (VONSPERLING, 
2005). 
Reatores de bateladas sequenciais, são considerados como a versão enche e esvazia do 
processo de lodos ativados. É basicamente um reator a batelada que opera sobre uma série de 
períodos que constituem um ciclo. Ao manipular esses períodos, o sistema pode realizar a 
remoção de nutrientes usando a alternância de períodos anóxicos e aeróbios dentro do ciclo de 
tratamento (SINGH; SRIVASTAVA, 2010). 
23 
 
 
No começo da década de 1980, a tecnologia de reatores de batelada sequencial 
começou a ser mais difundida e usada no tratamento de uma diversidade de efluentes. Isto 
ocorreu devido ao maior conhecimento do sistema, ao uso de dispositivos mais confiáveis para 
a retirada do efluente, o desenvolvimento de instrumentação mais robusta e o uso de 
microprocessadores para o controle automatizado (VON SPERLING, 2005). 
De acordo com Metcalf & Eddy (2003), todos os sistemas RBS têm cinco etapas em 
comum, que são executadas na seguinte sequência: 
1) Enchimento: consiste na adição de esgoto e substrato, que pode ser de 
diferentes maneiras: enchimento estático, ou seja, sem mistura ou aeração; 
enchimento só com mistura, acarretando reações anóxicas ou anaeróbias e; 
enchimento com mistura e aeração, promovendo reações biológicas aeróbias; 
2) Reação: etapa onde ocorre a aeração e mistura da massa líquida e a biomassa 
consome o substrato sob condições controladas; 
3) Sedimentação: sólidos são separados do líquido em condição de repouso; 
4) Esvaziamento: remoção do efluente clarificado, através de vertedores 
flutuantes ou ajustáveis; 
5) Repouso: é usado em um sistema com mais de um tanque para prover tempo 
de um reator completar sua fase de enchimento antes de mudar para outro 
tanque. 
 
 
24 
 
 
Figura 1 – Etapas de um Reator de Batelada Sequencial 
 
Fonte: Von Sperling (2005). 
 
A remoção de lodo é um passo importante na operação do RBS que afeta muito sua 
performance. Essa remoção não está incluída nas cinco etapas básicas do processo porque não 
há um período definido dentro do ciclo dedicado à remoção de lodo. Durante a operação do 
RBS, a remoção do lodo geralmente ocorre durante a fase de reação para que uma descarga 
uniforme de sólidos ocorra (METCALF & EDDY, 2003). 
 
2.3 REATOR ANAERÓBIO DE LEITO FLUIDIZADO 
 
O tratamento secundário tem como finalidade principal a remoção de matéria orgânica 
através de processos biológicos. A essência desses processos reside na capacidade dos 
microrganismos envolvidos utilizarem os compostos orgânicos biodegradáveis, transformando-
se em produtos que podem ser removidos do sistema (CHERNICHARO, 2005). 
Os sistemas de alta taxa se caracterizam pela capacidade de reter grandes quantidades 
de biomassa, mesmo com baixos tempos de detenção hidráulica. O resultado disso são reatores 
compactos que mantêm, no entanto, um elevado grau de estabilização do lodo 
(CHERNICHARO, 2005). 
25 
 
 
De acordo com CHERNICHARO (2005), podemos citar as seguintes vantagens do 
tratamento anaeróbio: 
- até 20% de redução na produção de lodo, comparado ao tratamento aeróbio; 
- baixa demanda de área, reduzindo os custos de implantação; 
- potencialidade de aproveitamento de biogás; 
- tolerância a altas cargas orgânicas e; 
- possibilidade de preservação de biomassa, sem alimentação do reator, por vários 
meses. 
O reator anaeróbio de leito fluidizado (UASB, do inglês upflow anaerobic sludge 
blanket) tem atraído grande interesse e vem sendo objeto de intensa pesquisa, principalmente a 
partir do final da década de 70. Este tipo de reator mostrou-se tecnicamente adequado e foi 
aplicado com sucesso no tratamento de águas residuárias municipais e efluentes industriais 
(COOPER et al.,1981). 
Os reatores de leito fluidizado com biomassa aderida à meios suporte apresentam 
vantagens suplementares como a de evitar a colmatação do leito, comum nos processos de leito 
fixo. Estes reatores também promovem rápida difusão do substrato pela biomassa. Estas 
características fazem do UASB uma boa opção para o tratamento de águas residuárias 
(SREEKRISHNAN; RAMACHANDRAN; GHOSH, 1991). 
O reator consiste em um fluxo ascendente de esgoto através de um leito denso e de 
elevada atividade. O esgoto entra pelo fundo do reator, atravessa a manta de lodo e o efluente 
deixa o reator através de um decantador interno localizado em sua parte superior, como 
podemos observar na Figura 2. 
A estabilização da matéria orgânica ocorre em todas as zonas de reação (leito e manta 
de lodo) e a mistura é promovida pelo fluxo ascensional do esgoto e das bolhas de gás. Para 
garantir que as partículas que se desprendem da manta de lodo retornem à câmara de digestão 
e não sejam levadas para fora do sistema, há um dispositivo de separação de gases e sólidos 
localizado abaixo do decantador. Devido a isso, os reatores anaeróbios de leito fluidizados 
apresentam elevados tempos de residência celular (idade do lodo), superiores ao tempo de 
detenção hidráulica (CHERNICHARO, 2005). 
 
 
26 
 
 
Figura 2 – Desenho esquemático de um UASB 
 
Fonte: Chernicharo (2005). 
 
2.4 GERAÇÃO E DISPOSIÇÃO FINAL DO LODO 
 
O tratamento de esgotos gera alguns subprodutos, na forma sólida, semissólida ou 
líquida, que devem receber um tratamento específico antes de sua disposição final. Estes 
subprodutos do tratamento da fase líquida são sólidos grosseiros, areia, escuma e lodo. Destes, 
o lodo é o que apresenta maior parcela e importância, devendo receber atenção particular em 
seu tratamento e à disposição final (JORDÃO & PESSOA, 2005). 
Os processos de tratamento de esgoto são, em última instância, mecanismos de 
separação dos sólidos da água. Enquanto a água retorna para os rios, agora virtualmente isenta 
das impurezas que carregava, os sólidos retirados precisam ser estabilizados e dispostos de 
forma a não causar impactos significativos ao meio ambiente ou à saúde da população 
(CASSINI, 2003). 
Os problemas de lidar com lodos são complexos porque eles são compostos em grande 
parte por substâncias responsáveis pelo caráter nocivo das águas residuárias não tratadas. A 
porção de lodo derivado do tratamento biológico que requer descarte, é composta de matéria 
27 
 
 
orgânica contida na água residuária, mas em outra forma, que também irá se decompor e se 
tornar nociva, só uma pequena parte é sólida (METCALF & EDDY, 2003). 
O gerenciamento do lodo de estações de tratamento de esgotos é uma atividade 
altamente complexa e de alto custo, que se mal executada, pode comprometer os benefícios 
ambientais e sanitários esperados dos sistemas de tratamento (ANDREOLI et al., 2001). 
De acordo com Cassini et al. (2003), existem basicamente, três aspectos do lodo que 
precisam ser considerados para sua disposição segura: o nível de estabilização da matéria 
orgânica; a quantidade de metais pesados; e o grau de patogenicidade. Sendo as principais 
etapas do tratamento do lodo: 
- Adensamento; 
- Estabilização; 
- Condicionamento; 
- Desaguamento; 
- Higienização e; 
- Disposição final. 
A preocupação com o descarte correto do lodo de esgotos é algo recente no Brasil. Até 
poucos anos, a única referência ao lodo nos projetos das ETE, após o tratamento, era uma seta 
e as palavras “disposição final”, sem identificar onde seria o descarte e nem como seria feito. 
Então, as empresas gerenciadoras de saneamento básico procuravam apenas se livrar do 
resíduo, sendo a forma mais utilizada o descarte do lodo em aterros sanitários (IWAKI, 2017). 
Ainda segundo Iwaki (2017), os processos que englobam a disposição final de 90% do 
lodo produzido no mundo são uso agrícola, incineração e disposição em aterros. Sendo esses 
processos descritos abaixo. 
• Uso Agrícola: a utilização do lodo de esgoto em solos agrícolas tem como 
principais benefícios, a incorporação de macronutrientes (nitrogênio e fósforo) 
e dos micronutrientes (zinco, cobre, ferro, manganês e molibdênio).Normalmente o lodo de esgoto leva ao solo as quantidades de nutrientes 
suficientes para as culturas, porém nem sempre de maneira equilibrada e em 
formas disponíveis para as plantas a curto prazo. Fazendo-se necessário 
conhecer a composição química dos lodos, e a dinâmica dos nutrientes após 
aplicação no solo (BETTIOL; CAMARGO, 2006). A Resolução CONAMA 
Nº 375 de 2006, atualizada pela Resolução 498/2020, estabelece critérios, a 
28 
 
 
serem respeitados, e procedimentos para o uso agrícola de lodos de esgoto 
gerados em estações de tratamento de esgoto sanitário e seus produtos 
derivados. 
• Incineração: é o processo que fornece a maior redução de volume, as cinzas 
residuais são menos de 4% do lodo desaguado utilizado na incineração. A 
incineração destrói substâncias orgânicas e organismos patogênicos por 
combustão na presença de excesso de oxigênio. Os gases emitidos para a 
atmosfera devem ser regularmente monitorados para garantir a segurança e 
eficiência operacional. Apesar da considerável redução de volume de lodo, a 
incineração não pode ser considerada como disposição final, porque as cinzas 
residuais requerem uma disposição final adequada. A disposição final em 
aterros sanitários é a mais comum (ANDREOLI et al., 2001). 
• Disposição em aterros: não são a melhor opção para disposição final do lodo 
oriundo de esgotos sanitários, pois além de ter elevados custos, os aterros 
precisam ser próximos aos grandes centros, em que cada vez há menos áreas 
disponíveis para ampliação ou implantação de novas centrais (BIDONE; 
PIVONELLI, 1999). Nesse tipo de disposição não há preocupação com a 
recuperação de nutrientes ou uso do lodo para qualquer propósito prático. A 
biodegradação anaeróbia ocorre em lodo confinado dentro das células, gerando 
vários subprodutos, incluindo o metano (ANDREOLI et al., 2001). 
 
Logo, o maior desperdício em estações de tratamento de esgotos é o excesso de lodo e 
seu custo de processamento é quase metade do capital operacional total (DE VALKE et al., 
2019). Portanto, deve-se achar alternativas para a destinação final do lodo, que sejam 
ecologicamente corretas e menos onerosas para as companhias de saneamento, além de 
contribuir com a economia circular. 
 
2.5 RECUPERAÇÃO DE BIOPOLÍMEROS DO LODO RESIDUAL 
 
Realizar a recuperação de recursos de esgotos é uma boa maneira de reduzir o consumo 
de energia, emissão de gases do efeito estufa e a geração de desperdício de uma ETE. 
Grande porção do peso seco do lodo são substâncias poliméricas extracelulares, sendo essas 
29 
 
 
aplicáveis em vários campos, como seu uso direto como na forma de biomateriais, produtos 
químicos e reagentes médicos (FENG et al., 2019). 
Com as preocupações ambientais atuais, a produção de biopolímeros a partir de 
recursos renováveis se tornou atraente e foco de diversas pesquisas. Associado com o baixo 
custo de produção, a utilização de biopolímeros pode ser economicamente viável. Se 
comparado com polímeros intracelulares limitados, como polifosfato e glicogênio, as 
substâncias poliméricas extracelulares (EPS) têm tido interesse comercial crescente (FENG et 
al., 2019). 
Os EPS são uma mistura complexa, que consiste em polissacarídeos, proteínas, ácidos 
nucleicos, fosfolipídios, substâncias húmicas e alguns polímeros intracelulares. Os 
microrganismos presentes no lodo, têm a capacidade de produzir uma quantidade significativa 
de EPS altamente hidratado, capaz deformar uma matriz de hidrogel, que os mantém 
imobilizados. Ou seja, os EPS constituem os biofilmes microbianos. Essas substâncias 
poliméricas interagem entre si através de forças eletrostáticas, ligações de hidrogênio, forças 
iônicas atrativas e/ou reações bioquímicas (FELZ et al., 2016). 
Uma grande parte do EPS extraído do lodo de estações de tratamento de esgoto 
consiste em exopolímeros do tipo alginato (ALE). O ALE tem comportamento de hidrogel, 
fornecendo à biomassa hidrofobicidade e uma estrutura compacta que protege os 
microrganismos. Com os diversos usos possíveis para o ALE, o mercado se encontra favorável 
para a implementação da recuperação desse biopolímero nas ETE (SCHAMBECK et al., 2020). 
Os primeiros estudos acerca de ALE foram realizados para avaliar o seu papel na estrutura de 
grânulos aeróbios, pois o EPS e ALE são responsáveis pela estrutura compacta e densa dessa 
forma auto agregada de lodo ativado. Entretanto, poucos são os estudos que avaliaram os teores 
de ALE e EPS em lodo ativado (SCHAMBECK et al., 2020). 
Dados referentes a propriedade química de polímeros de lodos anaeróbios são poucos 
relatos na literatura. Porém, Karapanagiotis et al. (1989), demonstraram que o lodo anaeróbio 
tem menor rendimento de polímeros extracelulares do que o lodo ativado (aeróbio) usando 
técnicas de extração semelhantes. Os componentes mais significativos dos polímeros 
extracelulares do lodo anaeróbio são lipopolissacarídeos e proteínas, em vez de carboidratos, 
como no lodo aeróbio (FORSTER, 1983). Da mesma foram, os estudos acerca da composição 
polimérica de lodo proveniente de sistemas anaeróbios também são escassos. 
 
30 
 
 
3 METODOLOGIA 
 
3.1 LEVANTAMENTOS DE DADOS DA ETE ÁGUA VERDE 
 
A estação de tratamento de esgoto (ETE), objeto de estudo deste trabalho, está 
localizada no município de Jaraguá do Sul – Santa Catarina, no bairro Água Verde (-
26.4767465, -49.1042037,15). 
Foram realizadas 2 visitas na ETE Água Verde, no período de 28/09/2020 a 
01/10/2020, para o levantamento de dados. Foram solicitados os dados do projeto da ETE, 
volumes de tratamento e os resultados analíticos de eficiência de tratamento que são 
monitorados pela companhia. 
A estação atende aproximadamente 44 mil habitantes e recebe o esgoto de 12 bairros: 
Água Verde, Amizade, Centro, Chico de Paula, Czerniewicz, Estrada Nova, Nova Brasília, 
Rau, Tifa Martins, Três Rios do Norte, Três Rios do Sul e Vila Lenzi. Chegam na estação em 
média 6062,2 m³ de esgoto por dia. 
 
Figura 3 – Imagem aérea da ETE Água Verde 
 
Fonte: Fornecido pela empresa (2021). 
 
31 
 
 
O esgoto chega na ETE e passa por um tratamento preliminar, onde é combinado com 
peneira rotativa de 6 mm e remoção de areia e gordura. Após, o efluente segue para dois tipos 
de tratamento biológicos em paralelo: reator aeróbio em batelada sequencial (RBS) e reator 
anaeróbio de leito fluidizado (UASB), seguido de tratamento físico-químico. Depois segue para 
a desinfecção e destinação ao corpo receptor, que é o rio Itapocu. O fluxograma da ETE Água 
Verde pode ser observado na Figura 4. 
 
Figura 4 – Fluxograma de tratamento da ETE Água Verde 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
O reator anaeróbio de leito fluidizado (UASB) recebe 70% do esgoto que chega à 
estação, o que resulta em uma vazão de 4260 m³ de esgoto por dia pelo reator. Do reator o 
esgoto segue para o tratamento físico-químico, onde é feita a dosagem de cloreto férrico em
floculadores mecânicos tipo turbina vertical (3 câmaras em série). São utilizados decantadores 
de alta taxa com placas inclinadas de PVC, sendo que nessa etapa é feito o desague de lodo. 
Após tratamento físico-químico, o esgoto segue para desinfecção no tanque de contato. 
32 
 
 
O reator de batelada sequencial (RBS) possui 3 aeradores do tipo Venturi e recebe, 
aproximadamente, 30% do esgoto que chega à estação, o que corresponde a 1800 m³ de esgoto 
por dia. Em seguida, o efluente segue para desinfecção. A desinfecção é feita com a adição de 
hipoclorito de sódio (NaClO) em um tanque de contato com chicanas verticais e o afluente 
segue para corpo receptor. 
Foram solicitados para a companhia de saneamento alguns parâmetros de qualidade, 
para melhor entendimento do funcionamento da estação de tratamento. Os principais 
parâmetros, como DBO5, DQO, fósforo total (PT) e nitrogênio amoniacal (N-NH4) do esgoto 
bruto, saída do RBS, saída do UASB e do efluente tratado (RBS + UASB + físico-químico)estão apresentados nas tabelas a seguir. 
 
Tabela 1 – Concentrações de DBO5 do efluente 
DBO5 (mg/L) 
Mês Esgoto 
Bruto 
Saída do 
RBS 
Saída do 
UASB 
Efluente. 
Tratado 
Janeiro 330 21 220 105 
Fevereiro 238 14 158 94 
Março 194 25 239 94 
Abril 175 42 172 120 
Maio 199 34 234 57 
Junho 397 28 236 51 
Julho 482 10 150 78 
Fonte: Adaptado da empresa (2021). 
 
Tabela 2 – Concentrações de DQO do efluente 
DQO (mg/L) 
Mês Esgoto 
Bruto 
Saída do 
RBS 
Saída do 
UASB 
Efluente 
Tratado 
Janeiro - 109 467 189 
Fevereiro 463 75 316 182 
Março 606 102 477 192 
Abril 386 158 370 210 
Maio 368 157 462 208 
Junho 812 157 513 168 
Julho 813 73 292 157 
Fonte: Adaptado da empresa (2021). 
 
 
33 
 
 
Tabela 3 – Concentração de fósforo total de efluente 
Fósforo Total (mg/L) 
Mês Esgoto 
Bruto 
Saída do 
RBS 
Saída do 
UASB 
Efluente 
Tratado 
Janeiro 6,6 1,6 2,1 5,2 
Fevereiro 4,6 0,6 <0,5 3,8 
Março 5,4 1,7 3,1 2,6 
Abril 6,6 1,4 4,6 4,2 
Maio 6,4 2,7 4,8 3,0 
Junho 6,8 1,3 2,0 1,8 
Julho 5,5 1,0 1,0 0,3 
Fonte: Adaptado da empresa (2021). 
 
Tabela 4 – Concentração de nitrogênio amoniacal do efluente 
Nitrogênio Amoniacal (mg/L) 
Mês Esgoto 
Bruto 
Saída do 
RBS 
Saída do 
UASB 
Efluente 
Tratado 
Janeiro - 64,3 121,0 57,0 
Fevereiro 30,2 < 5,0 26,0 40,0 
Março 31,6 22,9 56,8 53,0 
Abril 68,3 10,9 59,0 50,0 
Maio 84,2 25,5 75,7 1,0 
Junho 92,5 62,3 71,0 49,0 
Julho 96,2 63,0 87,3 35,0 
Fonte: Adaptado da empresa (2021). 
 
Todo o lodo gerado na estação é encaminhado para a central de lodo, onde recebe a 
adição de um polímero e passa por um filtro prensa. A torta seca (parte sólida) é destinada para 
um aterro industrial e a parte líquida é inserida novamente no processo, na etapa de pré-
tratamento. 
No ano de 2020, a ETE produziu 2.061 toneladas de lodo residual, gerando um custo 
de R$ 111.204,85 com transporte e R$ 245.335,12 com a destinação final do lodo; ou seja, um 
custo total de R$ 356.539,97 no ano. 
 
 
34 
 
 
3.2 RECUPERAÇÃO DE BIOPOLÍMEROS A PARTIR DO LODO 
 
3.2.1 Coleta e armazenamento de licor misto 
 
O licor misto foi coletado na ETE – Água Verde no dia 01 de outubro de 2020 nos 
dois reatores (UASB e RBS). Após a coleta, em garrafas plásticas de 5 litros limpas, as amostras 
foram conservadas em um freezer para posterior transporte para o Laboratório de Efluentes 
Líquidos e Gasosos (LABEFLU), do Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental da 
Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC). As amostras ficaram armazenadas até o dia 
anterior às análises, que foram precedidos pelo seu descongelamento em temperatura ambiente. 
Destaca-se que tanto amostras de licor misto do RBS e do UASB foram processadas 
em condições idênticas, objetivando normalizar os resultados obtidos. Sendo assim, as etapas 
posteriores foram realizadas após um processo de centrifugação, e não de licor misto, 
excluindo-se assim a interferência que as condições operacionais de cada processo de 
tratamento possam ter sobre lodo utilizado, bem como removendo seu excesso de água. 
 
Figura 5 – Licor misto coletado na ETE Água Verde 
 
Fonte: Autor (2020). 
 
3.2.2 Preparação do lodo 
 
Após o descongelamento das amostras previamente coletadas e armazenadas, o licor 
misto foi distribuído em tubos Falcon de 50 mL e centrifugados à 2150 g rpm durante um 
35 
 
 
período de 25 minutos, para que haja uma boa separação do sobrenadante e da biomassa. O 
sobrenadante foi descartado, restando somente a biomassa. 
A metodologia utilizada para a extração de EPS e ALE foi a proposta por Felz et al. 
(2016) e realizada seguindo três etapas: preparação do lodo, extração do EPS e precipitação do 
ALE. 
A série de sólidos do licor misto foi realizada em triplicata, de acordo com Standard 
Methods (APHA, 2017), sendo que foram utilizadas 3 amostras de 50 mL em cadinhos de 
porcelana. Os cadinhos com as amostras de licor misto foram mantidos em estufa (105ºC) por 
um período de 24 horas e em seguida na mufla (±550ºC) por um período de 1 hora. Após a 
pesagem das amostras, foi possível realizar os cálculos sólidos totais (ST), fixos (SF) e voláteis 
(SV) através das seguintes equações: 
 
𝑆𝑇𝑙𝑖𝑐𝑜𝑟𝑚𝑖𝑠𝑡𝑜(𝑚𝑔/𝐿) =
𝑝1(𝑚𝑔) − 𝑝0(𝑚𝑔)
𝑉𝑙𝑖𝑐𝑜𝑟𝑚𝑖𝑠𝑡𝑜(𝐿)
 Equação 1 
 
𝑆𝐹𝑙𝑖𝑐𝑜𝑟𝑚𝑖𝑠𝑡𝑜(𝑚𝑔/𝐿) =
𝑝2(𝑚𝑔) − 𝑝0(𝑚𝑔)
𝑉𝑙𝑖𝑐𝑜𝑟𝑚𝑖𝑠𝑡𝑜(𝐿)
 Equação 2 
 
𝑆𝑉𝑙𝑖𝑐𝑜𝑟𝑚𝑖𝑠𝑡𝑜(𝑚𝑔/𝐿) = 𝑆𝑇(𝑚𝑔/𝐿) − 𝑆𝐹(𝑚𝑔/𝐿) Equação 3 
 
Onde: 
p0 = peso do cadinho; 
p1 = peso do cadinho + licor misto após 24h na estufa; 
p2 = peso do cadinho + licor misto após 2h na mufla. 
 
Com o lodo centrifugado, também foi realizada a série de sólidos em triplicata de 
acordo com o Standard Methods (APHA, 2017). Pequenas porções de lodo, entre 3 e 5 gramas, 
foram colocados em cadinhos de porcelana, pesados, e em seguida mantidos em estufa (105°C) 
por 24 horas. Retirando os cadinhos da estufa, seguem para a mufla (±550ºC) por 20 minutos. 
O teor de sólidos foi calculado conforme equações abaixo: 
 
𝑆𝑇𝑙𝑜𝑑𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜(𝑔) = 𝑝1(𝑔) − 𝑝0(𝑔) Equação 4 
36 
 
 
 
𝑆𝐹𝑙𝑜𝑑𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜(𝑔) = 𝑝2(𝑔) − 𝑝0(𝑔) Equação 5 
 
𝑆𝑉𝑙𝑜𝑑𝑜𝑐𝑒𝑛𝑡𝑟𝑖𝑓𝑢𝑔𝑎𝑑𝑜(𝑔) = 𝑆𝑇(𝑔) − 𝑆𝐹(𝑔) Equação 6 
 
Onde: 
p0 = peso do cadinho; 
p1 = peso do cadinho + lodo centrifugado após 24h na estufa; 
p2 = peso do cadinho + lodo centrifugado após 20 minutos na mufla. 
 
3.2.3 Extração de EPS 
 
O processo de extração e recuperação do EPS e do ALE do lodo aeróbio e anaeróbio 
foi realizado de acordo com Felz et al. (2016) e é apresentado na Figura 1Figura 6. 
 
Figura 6 – Fluxograma do processo de extração e recuperação de ALE e EPS 
 
 Fonte: Autor (2021). 
 
Com a biomassa centrifugada, foi realizada a extração do EPS. Para a extração, 15 g 
de biomassa previamente centrifugada foi adicionada à 250 mL de água deionizada, aquecida à 
80ºC, acrescida de 1,25g de Na2CO3, sob agitação durante 35 minutos utilizando agitador 
magnético com rotação de 400 rpm. O processo de extração do EPS a partir do lodo previamente 
centrifugado está representado na Figura 7. 
 
Centrifugação
2150g / 30 min 80ºC / 35 min
400 rpm
+ Na2CO3Licor Misto Centrifugação
2150g / 25 min
EPS
+ HCl pH 2.2
Agitação
Centrifugação
2150g / 25 min
ALE
pH 8.5
37 
 
 
Figura 7 – Aparato experimental para a extração de EPS 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
O material proveniente do processo de extração do EPS foi colocado em tubos Falcon 
e levados para a centrífuga por 25 minutos a 2150 g. Após a centrifugação, o sobrenadante foi 
coletado, que é onde se encontra o EPS solubilizado para realizar a precipitação de ALE. O 
material sedimentado foi descartado. O comparativo de antes e depois da centrifugação pode 
ser observado na Figura 8. 
. 
 
 
38 
 
 
Figura 8 – (a) EPS antes da centrifugação, (b) ALE como sobrenadante 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
O sobrenadante, que representa a fração de EPS, foi utilizado no ensaio de série de 
sólidos. A série de sólidos foi realizada em triplicata, de acordo com Standard Methods (APHA, 
2017). 
 
𝑆𝑇𝐸𝑃𝑆(𝑔/𝐿) =
𝑝1(𝑔) − 𝑝0(𝑔)
𝑉𝐸𝑃𝑆(𝐿)
 Equação 7 
 
𝑆𝐹𝐸𝑃𝑆(𝑔/𝐿) =
𝑝2(𝑔) − 𝑝0(𝑔)
𝑉𝐸𝑃𝑆(𝐿)
 Equação 8 
 
𝑆𝑉𝐸𝑃𝑆(𝑔/𝐿) = 𝑆𝑇(𝑔/𝐿) − 𝑆𝐹(𝑔/𝐿) Equação 9 
 
Onde: 
p0 = peso da membrana; 
p1 = peso da membrana + EPS após 24h na estufa; 
p2 = peso da membrana + EPS após 2h na mufla. 
 
 
39 
 
 
3.2.4 Precipitação e recuperação do ALE 
 
Com o sobrenadante recolhido na etapa anterior, além de ter sido utilizado para o 
ensaio da série de sólidos, também foi utilizado para proceder a precipitação do ALE, conforme 
apresentado na Figura 6. Neste processo, foi adicionado HCl na solução de EPS até que o pH 
da amostra ficasse em 2,20 ± 0,05. A redução do pH resultou na formação de gel, devido à 
precipitação do ALE. O resultadoda diminuição do pH, é uma espécie de gel. A solução foi 
novamente centrifugada a 2150 g por 25 minutos. O sobrenadante foi descartado e recolhido o 
ALE na forma ácida. Com essa fração de ALE na forma ácida, foram realizadas análises da 
série de sólidos em triplicata, de acordo com Standard Methods (APHA, 2017). 
 
𝑆𝑇𝐴𝐿𝐸(𝑔) = 𝑝1(𝑔) − 𝑝0(𝑔) Equação 10 
 
𝑆𝐹𝐴𝐿𝐸(𝑔) = 𝑝2(𝑔) − 𝑝0(𝑔) Equação 11 
 
𝑆𝑉𝐴𝐿𝐸(𝑔) = 𝑆𝑇(𝑔) − 𝑆𝐹(𝑔) Equação 12 
 
Onde: 
p0 = peso do cadinho; 
p1 = peso do cadinho + ALE após 24h na estufa; 
p2 = peso do cadinho + ALE após 2h na mufla. 
 
3.2.5 Teste de reticulação 
 
Com o intuito de verificar se o ALE possui propriedade de formação de hidrogel, foi 
seguido o experimento proposto por Felz (2016), onde ALE acidificado da etapa anterior teve 
seu pH aumentado até 8,5, adicionando hidróxido de sódio (NaOH) 0,5M com agitação lenta. 
Quando o pH de 8,5 é atingido, com uma pipeta Pasteur, o ALE é coletado e gotejado em uma 
solução de cloreto de cálcio (CaCl2) 2,5%. Caso o ALE extraído tenha as propriedades 
formadoras de hidrogel, esferas se formam pela sua reticulação quando em contato com CaCl2. 
 
40 
 
 
3.2.6 Concentração de proteínas e ácidos húmicos 
 
A concentração de proteínas e ácidos húmicos é realizada para amostras de EPS e 
ALE, do lodo aeróbio e anaeróbio. A análise foi seguida proposta por Frølund et al. (1995) e 
explicada a seguir. 
As amostras de EPS e ALE foram diluídas 10 e 40 vezes, respectivamente. Em 
seguida, foram preparadas soluções A e B, que tem suas composições descritas a seguir: 
Solução A: 
• 1 mL de sulfato de cobre (CuSO4.5H2O) 1% 
• 1 mL de tartarato de sódio e potássio (KNaC4H4O6.4H2O) 2% 
• 49 mL de hidróxido de sódio (NaOH) 0,2M 
• 49 mL de carbonato de sódio (Na2CO3) 4% 
 
Solução B: 
• 1 mL de tartarato de sódio e potássio (KNaC4H4O6.4H2O) 2% 
• 49 mL de hidróxido de sódio (NaOH) 0,2M 
• 49 mL de carbonato de sódio (Na2CO3) 4% 
• 1 mL de água destilada 
 
Com as amostras de EPS e ALE e as soluções A e B preparadas, dá-se seguimento a 
análise em duas séries, A e B. A análise é realizada em tubos de ensaio com tampa e mais bem 
exemplificada pelo Quadro 2 abaixo: 
 
Quadro 2 – Preparação das amostras de concentração de proteínas e ácidos húmicos 
Série A Série B 
1 mL de amostra diluída 
5 mL de solução A 5 mL de solução B 
Agitar no vórtex por 30 segundos e repousar por 10 minutos 
Adicionar 0,5 mL de Folin-Ciocalteu 
Agitar no vórtex por 30 segundos e repousar no escuro por 30 minutos 
Fonte: Autor (2021). 
 
41 
 
 
Após as séries de análises repousarem, é feita a leitura de absorbância das amostras no 
espectrofotômetro, utilizando uma curva previamente preparada, em comprimento de onda de 
750 nm. Com os valores de absorbância de cada série é possível fazer o cálculo da concentração 
de proteína e ácidos húmicos do EPS e ALE dos lodos aeróbio e anaeróbio. 
 
3.2.7 Concentração de ácido glucurônico e glicose 
 
A concentração de polissacarídeos e glicose do EPS e ALE, é realizada conforme 
proposto por Dubois et al. (1956) e adaptado por Rondel et al. (2013) e explicado a seguir. 
As amostras de EPS foram diluídas 10, 20 e 30 vezes e as amostras de ALE foram 
diluídas 20, 30 e 40 vezes, por serem mais concentradas. As amostras diluídas são inseridas em 
tubos de ensaio, seguidas da adição do reagente antrona, que se refere à uma diluição de 0,2 
gramas de antrona em 100 mL de ácido sulfúrico concentrado (36N). A proporção da mistura 
deve ser de 1:2 (amostra/reagente). Nesse caso foi utilizado a quantidade de 2 mL de EPS/ALE 
diluído para 4 mL de reagente antrona. 
Após, a amostra é agitada no vórtex por 20 segundos, coberta com papel alumínio e 
deixada em banho maria a 100°C por 15 minutos. Os tubos são então retirados do banho maria, 
e resfriados até temperatura ambiente por 10 minutos para seguir com a leitura no 
espectrofotômetro, nas curvas com comprimentos de onda de 560 e 620 nm. Com os valores de 
absorbância obtidos na leitura, é possível realizar os cálculos de concentração de ácido 
glucurônico e glicose presentes nas amostras de EPS e ALE. 
 
 
42 
 
 
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
4.1 EFICIÊNCIA DO TRATAMENTO 
 
Na Tabela 5 podemos observar os valores médios de DBO5, DQO, nitrogênio 
amoniacal (NH4-N) e fósforo total (PT) do esgoto bruto, saída do RBS, saída do UASB e do 
efluente tratado. Com esses valores, é possível calcular a eficiência de remoção, que está 
mostrada também na Tabela 5, habilitando comparar os tratamentos aeróbio e anaeróbio, além 
de verificar se o tratamento atende a legislação. 
 
Tabela 5 – Concentração e eficiência de remoção de parâmetros de qualidade do 
esgoto bruto e saída dos tratamentos 
Parâmetro Efluente 
Bruto 
(mg/L) 
Saída do 
RBS 
(mg/L) 
Eficiênci
a RBS 
(%) 
Saída do 
UASB 
(mg/L) 
Eficiênci
a UASB 
(%) 
Efluente 
tratado¹ 
(mg/L) 
Eficiência 
global² 
(%) 
DBO5 542 27 95,0 209 61,4 97 82,1 
79,3 
39,4 
50,8 
DQO 946 121 87,2 425 55,1 196 
NH4-N 67,17 41,50 38,2 62,63 6,7 40,71 
PT 5,9 1,4 76,3 2,9 50,8 2,9 
1: Efluente tratado refere-se à mistura dos efluentes tratados do RBS e UASB + físico-químico 
2: Eficiência global refere-se à mistura dos efluentes tratados do RBS e UASB + físico-químico 
*As médias dos valores dos parâmetros foram calculadas a partir do resultado de 7 análises. 
Fonte: Autor (2021). 
 
Na Figura 9, podemos observar os valores de eficiência de remoção, bem como o limite 
para DBO5 estabelecido pela legislação CONAMA 430/2011, que exige remoção mínima de 
60%. 
 
 
43 
 
 
Figura 9 – Eficiência de remoção dos tratamentos 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
O RBS apresentou eficiência de remoção de DBO satisfatória, enquanto no UASB a 
eficiência de remoção mínima requerida pela legislação foi ligeiramente atendida. Reatores 
anaeróbios possuem menor eficiência quando comparados à sistemas aeróbios. De acordo com 
(CHERNICHARO, 2005), a remoção média de DBO5 e DQO de reatores anaeróbicos costuma 
ser entre 65 e 75%. Ressalta-se que, que após passar pelo reator anaeróbio o efluente ainda 
passa por um tratamento físico-químico, que remove parcialmente a matéria orgânica, 
melhorando a eficiência do tratamento. 
Na Figura 10 são apresentadas as concentrações dos parâmetros de qualidade do 
efluente tratado (Tabela 5) com a indicação dos valores máximos de DBO5 e nitrogênio 
amoniacal estabelecido pelo CONAMA 430/2011, de 120 mg/L e 20 mg/L respectivamente. 
 
 
44 
 
 
Figura 10 – Concentração dos parâmetros de qualidade do efluente 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
O tratamento anaeróbio, mais uma vez se mostrou não ser eficiente na remoção de 
DBO5, ficando acima do estabelecido pela CONAMA 430/2011. Entretanto, no caso do 
nitrogênio amoniacal, ambos os tratamentos não atenderam a legislação, mesmo quando 
considerado o tratamento global, que ultrapassou 20 mg/L. Já para os valores de fósforo, a Lei 
n°14.675, de 13 de abril de 2009, estabelece um limite de concentração de 4 mg/L, o que é 
alcançado em ambos os tratamentos e no efluente tratado final. 
Com esses dados, observa-se que o tratamento aeróbio é mais eficiente na remoção 
desses parâmetros do que o tratamento anaeróbio. As causas do tratamento anaeróbio ser menos 
eficiente podem estar associados às deficiências nas fases iniciais de projeto de concepção, 
construção e operação (CHERNICHARO et al., 2018). A baixa eficiência na remoção de 
nutrientes é uma das características inerente ao metabolismo de microrganismos anaeróbios, 
sendo que pós-tratamento de efluentes anaeróbios é indicada nessa situação. O problema da 
eficiência do UASB é minimizado pelo tratamento físico-químico, que serve justamente para 
aumentar a eficiência do reator. 
De maneira geral, a qualidade do efluente tratado pela estação de tratamento de 
efluentes foi satisfatória, já que atendeu a legislação quanto aosparâmetros DBO5, DQO e 
fósforo total. Porém, para nitrogênio amoniacal, o limite mínimo da legislação para este 
parâmetro não foi atendido, principalmente, devido à baixa eficiência apresentada (7%) pelo 
reator UASB. 
45 
 
 
4.1.1 Teor de Sólidos do Licor Misto dos Reatores UASB e RBS 
 
Os teores de sólidos do licor misto do RBS e do UASB, foram realizados em triplicata, 
apresentaram os resultados apresentados na Tabela 6, respectivamente. Na Figura 11, podemos 
comparar os sólidos totais, fixos e voláteis dos tratamentos. 
 
Tabela 6 – Teor de sólidos do licor misto do RBS e UASB 
RBS UASB* 
Sólidos (mg/L) 
Sólidos totais 1820 ± 65,1 1768 
Sólidos fixos 695 ± 86,1 648 
Sólidos voláteis 1215 ± 80,0 1120 
*UASB não realizado em triplicata 
Fonte: Autor (2021). 
 
As replicatas da análise do licor misto do UASB não apresentaram valores confiáveis 
e por isso não foram incluídas na análise. 
 
Figura 11 – Comparação dos teores de sólidos do licor misto entre os tratamentos 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Como pode ser observado, os valores de ST, SF e SV, para ambos os tratamentos são 
basicamente iguais considerando o desvio padrão, sendo o tratamento aeróbio levemente 
superior. Isso se deve pelo fato de a composição sólida dos lodos serem a mesma, formado por 
46 
 
 
compostos orgânicos (carboidratos e proteínas), sólidos inertes, nutrientes (nitrogênio e 
fósforo), dentre outros (BATISTA, 2015). 
 
4.2 CARACTERIZAÇÃO DO LODO RESIDUAL AERÓBIO E ANAERÓBIO 
 
O licor misto, dos reatores RBS e UASB, foram submetidos à centrifugação, para a 
normalização do teor de águas das amostras, para que fosse possível sua comparação. 
 
4.2.1 Teor de sólidos do lodo centrifugado 
 
O resultado do teor de sólidos totais (ST), sólidos fixos (SF) e sólidos voláteis (SV) 
para o lodo centrifugado do RBS e do UASB, estão apresentados na Tabela 7, respectivamente. 
Na Figura 12 podemos ver graficamente a comparação entre os tratamentos. 
 
Tabela 7 – Teor de sólidos do lodo centrifugado do RBS e UASB 
RBS UASB 
Sólidos (mg) mgsólidos mgsólidos/glodo mgsólidos mgsólidos/glodo 
Sólidos totais 457,3 ± 34,5 140,8 ± 6,4 785,8 ± 126,8 197,6 ± 16,4 
Sólidos fixos 108,8 ± 9,3 33,5 ± 1,7 245,2 ± 41,3 61,7 ± 5,8 
Sólidos voláteis 348,6 ± 25,2 107,3 ± 4,8 540,6 ± 85,8 136,0 ± 10,7 
Fonte: Autor (2021). 
 
Figura 12 – Teor de sólidos por grama de lodo centrifugado 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
47 
 
 
O teor de sólidos totais, fixos e voláteis é maior no lodo derivado do tratamento 
anaeróbio do que o lodo do tratamento aeróbio. Como podemos ver na Figura 13 abaixo, onde 
é apresentado a diferença na coloração dos dois lodos centrifugados após a mufla, que o lodo 
do tratamento aeróbio possui uma coloração mais clara em relação ao lodo anaeróbio. A 
coloração mais escura do lodo anaeróbio pode ser associada à presença de substâncias húmicas 
derivadas do metabolismo anaeróbio. 
 
Figura 13 – Amostras dos lodos centrifugados após secagem em estufa. Lodo aeróbio 
(a) e anaeróbio (b). 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
4.2.2 Teor de sólidos do EPS 
 
Os teores de sólidos do EPS do RBS e do UASB, apresentaram os resultados 
apresentados na Tabela 8. Na Figura 14, pode-se comparar os teores de sólidos das amostras de 
EPS obtidas de lodo centrifugado aeróbio (RBS) e anaeróbio (UASB). 
 
Tabela 8 – Teor de sólidos do EPS 
RBS UASB 
Sólidos (mg/LEPS) 
Sólidos totais 350 ± 14,1 322 ± 49,3 
Sólidos fixos 15 ± 7,0 98 ± 35,1 
Sólidos voláteis 335 ± 7,1 223 ± 25,2 
Fonte: Autor (2021). 
 
 
48 
 
 
Figura 14 – Comparação dos teores de sólidos do EPS entre os tratamentos 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Conforme exposto acima, evidencia-se que o teor de sólidos totais do EPS de ambos 
os tratamentos é substancialmente igual. Mas ele não vale para os valores de sólidos fixos e 
voláteis. O teor de sólidos fixos do tratamento anaeróbio (UASB) é consideravelmente maior 
do que o do tratamento aeróbio (RBS), o que confirma o teor de sólidos voláteis do tratamento 
anaeróbio ser menor. Logo, pode-se concluir que a composição do EPS do lodo anaeróbio tem 
uma maior concentração de sólidos inorgânicos. 
 
4.2.3 Teor de Sólidos do ALE 
 
Os teores de sólidos do ALE do RBS e do UASB, foram realizados em triplicata, 
apresentaram os resultados apresentados na Tabela 9, respectivamente. Na Figura 15, podemos 
comparar os sólidos totais, fixos e voláteis dos tratamentos. 
 
Tabela 9 – Teor de sólidos do ALE 
RBS UASB 
Sólidos (mg) mgsólidos mgsólidos/glodo mgsólidos mgsólidos/glodo 
Sólidos totais 105,8 ± 6,2 27,4 ± 0,5 231,6 ± 11,0 42,2 ± 0,8 
Sólidos fixos 19,4 ± 3,8 5,1 ± 1,1 32,9 ± 7,5 6,0 ± 1,1 
Sólidos voláteis 86,4 ± 9,6 22,3 ± 1,6 198,7 ± 7,2 36,2 ± 1,8 
Fonte: Autor (2021). 
 
 
49 
 
 
Figura 15 – Comparação dos teores de sólidos do ALE entre os tratamentos 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Os teores de sólidos do ALE do tratamento anaeróbio são claramente maiores do que 
o tratamento aeróbio. Os sólidos encontrados no lodo anaeróbio se mantêm na fração obtida de 
ALE, apesar de todo o processamento ao qual a amostra é submetida. Inclusive, foi possível 
observar (Figura 21) visualmente que o ALE de lodo anaeróbio possuía algumas partículas e 
era mais escuro, enquanto o mesmo não foi observado para o ALE de lodo aeróbio. 
Microrganismos (principalmente bactérias e protozoários) e substâncias poliméricas 
extracelulares (EPS), são os principais componentes da fração orgânica do lodo. A quantidade 
de matéria orgânica presente contida no lodo, EPS e ALE é fornecida pela relação entre sólidos 
voláteis (SV) e sólidos totais (ST). 
 
4.3 RENDIMENTO DE ALE 
 
Para calcular o rendimento do ALE em cada lodo, foram relacionados o teor de sólidos 
voláteis por grama de ALE, e o teor de sólidos voláteis por grama de lodo, de cada amostra de 
lodo. As equações abaixo demonstram o cálculo do rendimento para cada lodo. 
 
𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 𝑑𝑜 𝐴𝐿𝐸 (%) =
𝑆𝑉𝐴𝐿𝐸(𝑔𝑆𝑉𝐴𝐿𝐸 𝑔𝐴𝐿𝐸⁄ )
𝑆𝑉𝑙𝑜𝑑𝑜(𝑔𝑆𝑉𝑙𝑜𝑑𝑜 𝑔𝑙𝑜𝑑𝑜⁄ )
∗ 100 Equação 13 
 
50 
 
 
Para o lodo do RBS o rendimento para a produção de ALE é de 20,78% 
gSVALE/gSVlodo. E para o lodo do UASB o rendimento de ALE é de 26,62% gSVALE/gSVlodo. 
O rendimento de ALE para lodos aeróbio está entre 15 e 25%, já para lodos anaeróbios não há 
bibliografia que demonstra o rendimento. 
 
Figura 16 – Comparação de rendimento de extração de ALE 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
4.4 CONCENTRAÇÃO DE PROTEÍNAS E POLISSACARÍDEOS 
 
4.4.1 Ácidos húmicos e proteínas 
 
Como podemos perceber na Figura 17, a concentração de ácidos húmicos do EPS do 
UASB (3,79 ± 0,08 gacid. húmicos/LEPS) foi aproximadamente 80% maior que o do aeróbio (2,11 
± 0,07 gacid. húmicos/LEPS). As proteínas do EPS do tratamento aeróbio (1,07 ± 0,42 gproteína/LEPS) 
foram maiores do que o do anaeróbio (0,723 ± 0,40 gproteína/LEPS), apesar do desvio, conforme 
observado na Figura 17. 
 
 
20.81%
26.65%
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
R
en
d
im
en
to
 (
%
)
RBS UASB
51 
 
 
Figura 17 – Concentração de ácidos húmicos e proteínas no EPS 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
A concentração de ácidos húmicos do ALE do lodo anaeróbio (43,85 ± 1,54 gacid. 
húmicos/LALE) foi quase 2,5 vezes maior que a concentração do lodo aeróbio (17,65 ± 0,41 gacid. 
húmicos/LALE). Para proteínas, a concentração para ambos os tratamentos foi similar, com uma 
diferença de 14%, sendo 4,64 ± 2,24 gproteína/LALE para o aeróbio e 5,31 ± 0,59 gproteína/LALE para 
o lodo anaeróbio. 
 
Figura 18 – Concentração de proteínas e ácidos húmicos do ALE 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Os valores de concentração de ácidos húmicos e proteínas do ALE são mais elevados 
do que os obtidos no EPS, o que faz sentido, uma vez que o ALE é obtido através do EPS 
52 
 
 
precipitado. As substâncias húmicas são derivadas da decomposição de vegetais, animais e 
microrganismos. As substânciashúmicas são inclusive categorizadas em ácidos húmicos, 
ácidos fúlvicos e humina. Em processos biológicos de tratamento de efluentes, essas substâncias 
são adsorvidas pela biomassa e podem, inclusive, prejudicar o processo de tratamento (LIU et 
al., 2019). Em processos de digestão anaeróbia, as substâncias húmicas podem contabilizar de 
6 a 20% dos sólidos voláteis do lodo residual (LI et al., 2021). Neste trabalho, o efluente bruto 
é o mesmo que adentra o processo aeróbio e o anaeróbio, então, pode-se sugerir que as 
substâncias húmicas se acumulam com maior facilidade na biomassa do reator UASB ou são 
produzidas no próprio processo biológico. Ainda, a presença destas substâncias nos 
biopolímeros pode indicar limitações ou possíveis aplicações para este biomaterial. 
 
4.4.2 Ácidos glucurônicos e glicose 
 
A concentração de ácido glucurônico do lodo anaeróbio (0,419 ± 0,110 gacid. gluc/LEPS) 
foi cerca de 40% maior que a do lodo aeróbio (0,305 ± 0,064 gacid. gluc/LEPS). Para a glicose, os 
valores se inverteram, sendo praticamente 80% maior para o lodo aeróbio (0,259 ± 0,175 
gglicose/LEPS) do que o lodo anaeróbio (0,143 ± 0,018 gglicose/LEPS). 
 
Figura 19 – Concentração de ácido glucurônico e glicose do EPS 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Para o ALE, a concentração de ácido glucurônico também foi maior para o lodo 
anaeróbio (8,143 ± 2,276 gacid. gluc/LALE) do que o lodo aeróbio (6,640 ± 0,237 gacid. gluc/LALE), 
53 
 
 
assim como no EPS. A glicose também foi maior no lodo anaeróbio do que o aeróbio, com 
concentrações de 1,459 ± 0,374 gglicose/LALE e 1,106 ± 0,160 gglicose/LALE, respectivamente. 
 
Figura 20 - Concentração de ácido glucurônico e glicose do ALE 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Como esperado, as concentrações de ácido glucurônico e glicose foram maiores para 
o ALE do que o EPS. Os valores de ácido glucurônico foram maiores para o reator anaeróbio 
nos dois casos. 
 
4.5 RETICULAÇÃO DO ALE 
 
A capacidade de formar hidrogel do ALE foi comprovada, nos dois tipos de lodo, 
verificando a capacidade de formação de esferas quando adicionado em uma solução de cloreto 
de cálcio (CaCl2). O resultado da formação de hidrogel pode ser observado na Figura 21 abaixo, 
onde tem-se a formação do hidrogel na solução e depois de peneirado. 
 
 
54 
 
 
Figura 21 – ALE reticulado para lodo aeróbio (a e b) e anaeróbio (c e d) 
 
Fonte: Autor (2021). 
 
Enquanto a maioria das proteínas e polissacarídeos têm um requisito especial para a 
formação de hidrogel, o gel de alginato é o único que pode ser formado em uma ampla faixa de 
temperatura e pH (BRACCINI et al. 1999). O gel de ALE formado naturalmente oferece 
condições de estrutura física forte as esferas, o que fornece aos microrganismos estruturas 
semelhantes ao alginato comercial (DE SOUZA, 2017). Foi possível observar que o ALE de 
lodo de UASB formou esferas mais resistentes e com coloração mais escura em comparação 
àquelas obtidas com lodo de RBS. A composição química apresentada anteriormente, em 
termos de ácido glucurônico, pode indicar a maior concentração de polissacarídeos nas 
amostras de UASB, que podem ter conferido maior formação de hidrogel. Ainda, a coloração 
escura do ALE de UASB está provavelmente associada à maior concentração de substâncias 
húmicas. 
Com os resultados apresentados nos tópicos anteriores, evidencia-se que o lodo do 
tratamento anaeróbio tem um potencial maior de geração de biopolímeros, com um rendimento 
aproximadamente 6% maior do que o lodo aeróbio. Porém, como o reator UASB tem uma 
55 
 
 
produção de lodo menor do que um tratamento aeróbio (CHERNICHARO, 2005), deve-se 
avaliar se esse rendimento maior é mais rentável. 
Outro ponto a ser levado em consideração, nessa ETE em específico, é que o lodo final 
da estação é misturado. Ou seja, o lodo final é uma mistura do lodo do RBS, lodo do UASB, 
lodo do tratamento físico-químico, onde é adicionado cloreto férrico que pode influenciar na 
extração dos biopolímeros. Portanto uma análise desse lodo final tem que ser feita, com o intuito 
de verificar a possibilidade de extração dos biopolímeros desse lodo. 
 
 
 
 
56 
 
 
5 CONCLUSÕES 
 
Baseado nos resultados obtidos neste trabalho, pode-se concluir que: 
• O RBS é mais eficiente na remoção de DBO5, DQO, nitrogênio amoniacal e 
fósforo total do que o UASB; 
• O lodo anaeróbio tem um rendimento de recuperação de ALE 
aproximadamente 6% maior do que o lodo aeróbio; 
• A concentração de ácidos húmicos do lodo anaeróbio é aproximadamente 80% 
maior no EPS e 150% maior no ALE, do que o lodo aeróbio; 
• A concentração de ácido glucurônico e glicose é semelhante para ambos os 
lodos; 
• O ALE de ambos os lodos apresentou características de formação de hidrogel 
em solução de cloreto de cálcio. 
 
 
57 
 
 
6 RECOMENDAÇÕES 
 
Algumas recomendações para próximos trabalhos sobre o tema: 
• Verificar o impacto da adição de cloreto férrico do tratamento físico-químico 
na extração de EPS e ALE do lodo anaeróbio; 
• Verificar o impacto da mistura do lodo aeróbio e anaeróbio no rendimento da 
extração de EPS e ALE, no caso da ETE estudada; 
• Fazer testes de resistência no hidrogel de ALE de ambos os tratamentos. 
• Explorar o potencial do hidrogel de ALE extraído de lodo anaeróbio para 
adsorção de poluentes e outras aplicações. 
• Realizar um estudo de viabilidade técnica-econômica e avaliar se os atuais 
custos de transporte e disposição do lodo residual podem ser compensados pela 
recuperação do bioprodutos, em escala real. 
 
 
 
 
 
58 
 
 
REFERÊNCIAS 
 
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Hidrográficas. [S. l.], 2019. Disponível em: http://www.snirh.gov.br/portal/snirh/snirh-
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saneamento básico; altera as Leis nos 6.766, de 19 de dezembro de 1979, 8.036, de 11 de 
maio de 1990, 8.666, de 21 de junho de 1993, 8.987, de 13 de fevereiro de 1995; revoga a Lei 
no 6.528, de 11 de maio de 1978; e dá outras providências. Brasília: Presidência da República, 
2007. p. 20. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-
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