livro - Operações Unitárias Aplicadas ao Tratatamento de Efluentes

Prévia do material em texto

<p>Indaial – 2023</p><p>EfluEntEs</p><p>Prof.ª Bruna Rocha de Oliveira Avellar</p><p>Prof.ª Tatiane Caroline Ferrari</p><p>Prof. Ronei De Almeida</p><p>1a Edição</p><p>OpEraçõEs</p><p>unitárias</p><p>aplicadas aO</p><p>tratamEntO dE</p><p>Elaboração:</p><p>Prof.ª Bruna Rocha de Oliveira Avellar</p><p>Prof.ª Tatiane Caroline Ferrari</p><p>Prof. Ronei De Almeida</p><p>Copyright © UNIASSELVI 2023</p><p>Revisão, Diagramação e Produção:</p><p>Equipe Desenvolvimento de Conteúdos EdTech</p><p>Centro Universitário Leonardo da Vinci – UNIASSELVI</p><p>Ficha catalográfica elaborada pela equipe Conteúdos EdTech UNIASSELVI</p><p>Impresso por:</p><p>C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO LEONARDO DA VINCI.</p><p>Núcleo de Educação a Distância. AVELLAR, Bruna Rocha de Oliveira.</p><p>Operações Unitárias Aplicadas ao Tratamento de Efluentes. Bruna Rocha</p><p>de Oliveira Avellar; Tatiane Caroline Ferrari; Ronei De Almeida. Indaial - SC: Arqué,</p><p>2023.</p><p>210p.</p><p>ISBN 978-65-5466-166-9</p><p>“Graduação - EaD”.</p><p>1. Tratamento de Efluentes 2. Tratamento 3. Esgoto</p><p>CDD 628.3</p><p>Bibliotecário: João Vivaldo de Souza CRB- 9-1679</p><p>Olá, estudante! Estamos iniciando a disciplina de Operações Unitárias Aplicadas</p><p>ao Tratamento de Efluentes. Este livro abordará desde conhecimentos básicos das</p><p>características das águas residuárias até a destinação final do lodo proveniente das</p><p>Estações de Tratamento de Esgoto (ETE).</p><p>O percurso natural dos esgotos sanitário e industrial é atingir corpos hídricos</p><p>receptores, seja de forma direta ou indireta. A partir dessa problemática, a adoção de</p><p>matrizes de tratamento de esgoto, para a redução das concentrações de contaminantes,</p><p>faz-se necessária para que o efluente seja lançado no corpo receptor, de forma que</p><p>esse não sofra alterações nos parâmetros de qualidade.</p><p>Os processos de tratamento de esgoto são formados por muitas operações</p><p>unitárias que utilizam processos de remoção de poluentes de naturezas física, química e</p><p>biológica, com atuação de forma integrada, com o objetivo de alteração das características</p><p>químicas e biológicas do esgoto bruto. Essa é, portanto, a ideia central da disciplina, a</p><p>de compreender como ocorrem esses processos, desde a compreensão em microescala</p><p>(microbiológica) até a projeção de estações de tratamento de esgoto sanitário.</p><p>Na Unidade 1, será abordado o tema parâmetros de qualidade, na qual nos</p><p>aprofundaremos em conhecimentos de indicadores de qualidade das águas em um</p><p>contexto global, para a posterior compreensão das variáveis envolvidas nos processos</p><p>de tratamento de esgoto. Estudaremos, também, as características físicas, químicas e</p><p>biológicas das águas residuárias e os principais processos de consumo de oxigênio dos</p><p>corpos hídricos como consequência do lançamento de efluente tratados ou não tratados.</p><p>Em seguida, na Unidade 2, analisaremos as operações e os processos de</p><p>tratamento, na qual abordaremos, com detalhes, as etapas unitárias das matrizes de</p><p>tratamento de esgoto, com os fundamentos do tratamento biológico e os principais</p><p>processos de tratamento em microescala.</p><p>Por fim, na Unidade 3, abarcaremos o processamento, o tratamento e a disposição</p><p>final de lodos, com as etapas de tratamento, de acordo com as especificações técnicas</p><p>e legislação vigente, e principais tipos de disposição adotados.</p><p>Boa leitura!</p><p>APRESENTAÇÃO</p><p>Olá, acadêmico! Para melhorar a qualidade dos materiais ofertados a você – e</p><p>dinamizar, ainda mais, os seus estudos –, nós disponibilizamos uma diversidade de QR Codes</p><p>completamente gratuitos e que nunca expiram. O QR Code é um código que permite que você</p><p>acesse um conteúdo interativo relacionado ao tema que você está estudando. Para utilizar</p><p>essa ferramenta, acesse as lojas de aplicativos e baixe um leitor de QR Code. Depois, é só</p><p>aproveitar essa facilidade para aprimorar os seus estudos.</p><p>GIO</p><p>QR CODE</p><p>Olá, eu sou a Gio!</p><p>No livro didático, você encontrará blocos com informações</p><p>adicionais – muitas vezes essenciais para o seu entendimento</p><p>acadêmico como um todo. Eu ajudarei você a entender</p><p>melhor o que são essas informações adicionais e por que você</p><p>poderá se beneficiar ao fazer a leitura dessas informações</p><p>durante o estudo do livro. Ela trará informações adicionais</p><p>e outras fontes de conhecimento que complementam o</p><p>assunto estudado em questão.</p><p>Na Educação a Distância, o livro impresso, entregue a todos</p><p>os acadêmicos desde 2005, é o material-base da disciplina.</p><p>A partir de 2021, além de nossos livros estarem com um</p><p>novo visual – com um formato mais prático, que cabe na</p><p>bolsa e facilita a leitura –, prepare-se para uma jornada</p><p>também digital, em que você pode acompanhar os recursos</p><p>adicionais disponibilizados através dos QR Codes ao longo</p><p>deste livro. O conteúdo continua na íntegra, mas a estrutura</p><p>interna foi aperfeiçoada com uma nova diagramação no</p><p>texto, aproveitando ao máximo o espaço da página – o que</p><p>também contribui para diminuir a extração de árvores para</p><p>produção de folhas de papel, por exemplo.</p><p>Preocupados com o impacto de ações sobre o meio ambiente,</p><p>apresentamos também este livro no formato digital. Portanto,</p><p>acadêmico, agora você tem a possibilidade de estudar com</p><p>versatilidade nas telas do celular, tablet ou computador.</p><p>Preparamos também um novo layout. Diante disso, você</p><p>verá frequentemente o novo visual adquirido. Todos esses</p><p>ajustes foram pensados a partir de relatos que recebemos</p><p>nas pesquisas institucionais sobre os materiais impressos,</p><p>para que você, nossa maior prioridade, possa continuar os</p><p>seus estudos com um material atualizado e de qualidade.</p><p>ENADE</p><p>LEMBRETE</p><p>Olá, acadêmico! Iniciamos agora mais uma</p><p>disciplina e com ela um novo conhecimento.</p><p>Com o objetivo de enriquecer seu conheci-</p><p>mento, construímos, além do livro que está em</p><p>suas mãos, uma rica trilha de aprendizagem,</p><p>por meio dela você terá contato com o vídeo</p><p>da disciplina, o objeto de aprendizagem, materiais complementa-</p><p>res, entre outros, todos pensados e construídos na intenção de</p><p>auxiliar seu crescimento.</p><p>Acesse o QR Code, que levará ao AVA, e veja as novidades que</p><p>preparamos para seu estudo.</p><p>Conte conosco, estaremos juntos nesta caminhada!</p><p>Acadêmico, você sabe o que é o ENADE? O Enade é um</p><p>dos meios avaliativos dos cursos superiores no sistema federal de</p><p>educação superior. Todos os estudantes estão habilitados a participar</p><p>do ENADE (ingressantes e concluintes das áreas e cursos a serem</p><p>avaliados). Diante disso, preparamos um conteúdo simples e objetivo</p><p>para complementar a sua compreensão acerca do ENADE. Confi ra,</p><p>acessando o QR Code a seguir. Boa leitura!</p><p>SUMÁRIO</p><p>UNIDADE 1 - CARACTERIZAÇÃO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS ............................................... 1</p><p>TÓPICO 1 - PARÂMETROS DE QUALIDADE...........................................................................3</p><p>1 INTRODUÇÃO ......................................................................................................................3</p><p>2 CONCEITO ...........................................................................................................................3</p><p>3 EXIGÊNCIAS LEGAIS ..........................................................................................................4</p><p>4 PARÂMETROS FÍSICOS ...................................................................................................10</p><p>4.1 COR E TURBIDEZ .................................................................................................................................. 11</p><p>4.2 TEMPERATURA .................................................................................................................................... 13</p><p>5 PARÂMETROS QUÍMICOS .................................................................................................14</p><p>5.1 PH, ACIDEZ E ALCALINIDADE .......................................................................................................... 15</p><p>5.2 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA ............................................................................................................. 16</p><p>5.3 NITROGÊNIO (N) E FÓSFORO (P) .....................................................................................................</p><p>seu enquadramento, estabelecendo as</p><p>condições e os padrões de lançamento de efluentes e outras providências, assinale</p><p>a alternativa INCORRETA:</p><p>a) ( ) Classe de qualidade é a definição do conjunto de condições e padrões de qualidade</p><p>de água necessários ao atendimento dos usos preponderantes, atuais ou futuros.</p><p>b) ( ) Coliformes termotolerantes são microrganismos procarióticos autotróficos,</p><p>também denominados de cianofíceas, capazes de ocorrer em qualquer manancial</p><p>superficial especialmente naqueles com elevados níveis de nutrientes (nitrogênio e</p><p>fósforo), podendo produzir toxinas com efeitos adversos a saúde.</p><p>c) ( ) Coliformes termotolerantes são bactérias gram-negativas presentes em fezes</p><p>humanas e de animais homeotérmicos, ocorrendo em solos, plantas ou outras</p><p>matrizes ambientais que não tenham sido contaminadas por material fecal.</p><p>d) ( ) Cianobactérias são microrganismos procarióticos autotróficos, também</p><p>denominados de algas azuis, capazes de ocorrer em qualquer manancial superficial</p><p>especialmente naqueles com elevados níveis de nutrientes (nitrogênio e fósforo),</p><p>podendo produzir toxinas com efeitos adversos à saúde.</p><p>2 Com base na Resolução nº 430/2011 do CONAMA, que dispõe sobre as condições e</p><p>padrões de lançamento de efluentes e complementa e altera a Resolução nº 357/2005,</p><p>assinale a alternativa CORRETA em relação às definições pertinentes ao tratamento de</p><p>águas residuárias:</p><p>a) ( ) Capacidade de suporte do corpo receptor representa valor mínimo de determinado</p><p>poluente que o corpo hídrico pode receber, sem comprometer a qualidade da água</p><p>e seus usos determinados pela classe de enquadramento.</p><p>b) ( ) Efluente é o termo usado para caracterizar os despejos sólidos e gasosos</p><p>provenientes de diversas atividades ou processos industriais.</p><p>c) ( ) Esgotos sanitários é a denominação usada exclusivamente para despejos</p><p>líquidos industriais, livres de contaminação por parcela de efluentes comerciais</p><p>e efluentes domésticos.</p><p>d) ( ) Parâmetro de qualidade do efluente é o termo dado a substâncias ou</p><p>outros indicadores representativos dos contaminantes toxicologicamente e</p><p>ambientalmente relevantes do efluente.</p><p>27</p><p>3 Sabe-se que os parâmetros de qualidade da água são ferramentas para subsidiar</p><p>ações de monitoramento ambiental em prol da conservação dos recursos hídricos e</p><p>que a adoção desses parâmetros tem finalidades específicas de identificação direta ou</p><p>indireta de despejos contaminantes desses recursos. Um profissional da área ambiental</p><p>e sanitária que deseja descobrir se há contaminação por despejos orgânicos em um rio</p><p>adotará preferencialmente o método de medição de:</p><p>a) ( ) Potencial hidrogeniônico (pH).</p><p>b) ( ) Demanda Química de Oxigênio (DQO).</p><p>c) ( ) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO).</p><p>d) ( ) Temperatura.</p><p>4 O Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (APHA) estabelece</p><p>orientações quanto à coleta, armazenamento e análise de amostras direcionadas para</p><p>a execução de método de análise de qualidade da água, devendo essas determinações</p><p>serem criteriosamente atendidas pelo usuário, uma vez que garantem a constância dos</p><p>dados de monitoramento. Discorra sobre as etapas de medição da demanda bioquímica</p><p>de oxigênio em laboratório.</p><p>5 Considerando um teste de DBO para uma amostra de esgoto, os seguintes dados foram</p><p>obtidos a partir de análises em laboratório: volume de amostra adicionado ao frasco de</p><p>DBO = 16 mg/L; OD inicial da amostra = 6 mg/L; OD final da amostra = 3 mg/L; OD inicial</p><p>da água de diluição = 9 mg/L (para fins de verificação da saturação de oxigênio da água).</p><p>Calcule o DBO no quinto dia.</p><p>28</p><p>29</p><p>CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>No tópico anterior, estudamos as propriedades da água aplicadas de forma</p><p>global, para potabilidade ou demais usos consultivos e não consultivos. Neste tópico,</p><p>abordaremos informações relacionadas às características do esgoto, com a aplicação dos</p><p>conceitos que aprendemos de parâmetros de qualidade, porém, dessa vez, focalizados</p><p>nas águas residuárias e com a indicação da origem das fontes poluidoras.</p><p>De acordo com MetCalf e Eddy (2016), existe uma relação entre os principais</p><p>constituintes do esgoto e a razão de importância no tratamento desse esgoto, expostos</p><p>na Figura 4 a seguir:</p><p>UNIDADE 1 TÓPICO 2</p><p>Figura 4 – Principais constituintes de importância para tratamento de esgoto</p><p>Fonte: Adaptada de MetCalf e Eddy (2016)</p><p>30</p><p>As características do esgoto dependem dos usos dos quais é originado. Os usos,</p><p>por sua vez, variam com o clima, as situações social e econômica e os costumes da</p><p>população. O esgoto doméstico é proveniente, principalmente, de edifícios, residências,</p><p>comércios ou quaisquer edificações que contenham banheiros, lavanderias, cozinhas</p><p>ou dispositivos que utilizem água com finalidade doméstica (VON SPERLING, 2014).</p><p>2 CONCEITO</p><p>Os esgotos costumam ser classificados em sanitários (também, chamados de</p><p>domésticos) e industriais. O esgoto sanitário é constituído, principalmente, por despejos</p><p>domésticos, sendo uma fração por águas pluviais e águas de infiltração. Eventualmente,</p><p>uma parcela não significativa do esgoto doméstico, também, pode conter despejos</p><p>industriais (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A constituição do esgoto se dá pela água do banho, processamento de</p><p>alimentos, urina, fezes, papéis, restos de comida, sabão, detergentes e águas de</p><p>lavagem (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017). De</p><p>forma simplificada, tem-se definido que o esgoto doméstico é constituído por 99,9%</p><p>de água, sendo, a fração restante, constituída por sólidos orgânicos e inorgânicos,</p><p>suspensos e dissolvidos, incluindo microrganismos (VON SPERLING, 2014).</p><p>Já os esgotos industriais são originados quando a água é utilizada para fins</p><p>industriais, condição a partir da qual ela adquire características próprias do processo</p><p>empregado. Dessa forma, é adequado que cada indústria seja avaliada, separadamente,</p><p>no quesito “efluentes”, uma vez que eles diferem até em processos semelhantes</p><p>(METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>3 VAZÃO DO ESGOTO</p><p>A vazão do esgoto expressa a relação entre a quantidade de esgoto transportado</p><p>em um determinado intervalo de tempo. Trata-se do mais importante atributo dos</p><p>esgotos, normalmente, representada pela letra “Q” e expressa em litros ou metros</p><p>cúbicos, com as unidades de tempo segundo, minuto, hora e dia (METCALF; EDDY,</p><p>2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017). As características da vazão e a variação condicionam o</p><p>número e a dimensão das unidades de tratamento, as tubulações que as interligam, em</p><p>harmonia com os parâmetros de projeto adotados e de acordo com os desempenhos</p><p>físico-químico e biológico dos processos de tratamento (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>As características físico-químico biológicas estão, em sua maioria, atreladas</p><p>às grandezas quantitativas, sendo, na maioria das vezes, expressas em forma de</p><p>concentração (miligrama por litro; grama por metro cúbico). Assim, a quantidade ou</p><p>vazão de esgotos (metro cúbico por segundo; metro cúbico por dia) influi diretamente</p><p>31</p><p>na estimativa da massa de poluentes presente no esgoto (quilograma por dia, tonelada</p><p>por dia), bem como no dimensionamento das unidades de tratamento e avaliação do</p><p>impacto ambiental (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A contribuição dos esgotos depende de muitos fatores, dentre os quais convém</p><p>salientar os mais importantes: região atendida, atividades desenvolvidas, atividades</p><p>industriais, hábitos de higiene, nível socioeconômico, nível cultural, e inúmeros fatores</p><p>comportamentais. Além disso, sabe-se que, de maneira geral, a produção de esgoto</p><p>está relacionada ao consumo de água (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017),</p><p>que, por sua vez, está relacionada ao tipo de atividade realizada. A Tabela 8 mostrará a</p><p>produção de esgoto por atividade e usuário, de acordo com a norma brasileira NBR 7229.</p><p>Tabela 8 – Produção de esgoto por atividade e usuário</p><p>Fonte: ABNT (1993, p. 4)</p><p>Segundo Von Sperling (2014), além dos</p><p>aspectos inerentes ao consumo de</p><p>água, a vazão do esgoto efluente a uma estação de tratamento de esgoto é afetada</p><p>pelos seguintes principais fatores:</p><p>Tipo de esgoto coletado (doméstico ou misto);</p><p>Sistema de coleta (unitário ou separador);</p><p>Condições climáticas (temperaturas e condições do ano);</p><p>Regime de escoamento (por gravidade ou sob pressão);</p><p>Tipo de material das canalizações;</p><p>Qualidade de execução das obras;</p><p>Quantidade de poços de visitas;</p><p>Concepção e quantidade de elevatórias;</p><p>Concepção e quantidade de extravasores;</p><p>Qualidade dos serviços de conservação, manutenção e</p><p>reparos das redes coletoras.</p><p>32</p><p>A fração de água conhecida que é convertida em esgoto é denominada</p><p>coeficiente de retorno (R: vazão de esgotos/vazão da água). Os valores de R variam de</p><p>40% a 100%, sendo que o valor usualmente adotado é de 80% (R=0,8). Em comunidades</p><p>menores, com pequenas áreas do lote ocupadas e com conexão à rede apenas das</p><p>bacias sanitárias, o coeficiente de retorno pode atingir valores tão baixos quanto 40%</p><p>(VON SPERLING, 2014).</p><p>O cálculo da vazão sanitária média de esgoto é dado por:</p><p>Q média = Pop .QPC.R (m³/dia)</p><p>1000</p><p>Em que:</p><p>Q média é a vazão sanitária (doméstica) média de esgotos (m³/d ou L/s).</p><p>QPC é a quota per capita de água (L/hab.d).</p><p>R é o coeficiente de retorno esgoto/água.</p><p>Ou:</p><p>Q média = Pop .QPC.R (L/s)</p><p>86400</p><p>Em que:</p><p>Q média é a vazão sanitária (doméstica) média de esgotos (m³/d ou L/s).</p><p>QPC é a quota per capita de água (L/hab.d).</p><p>R é o coeficiente de retorno esgoto/água.</p><p>Ressalta-se que a vazão de água a ser considerada é a vazão efetivamente</p><p>consumida, e não a vazão produzida pelas Estações de Tratamento de Água (ETA), isso</p><p>porque, em virtude de perdas ocorrentes na rede de distribuição (30 a 50%), a vazão</p><p>de água consumida é sempre superior à produzida. Por exemplo, em uma localidade</p><p>onde a perda de água da rede de distribuição seja de 30%, para cada 100 m³/d de água</p><p>produzidos, 30 m³/dia são perdidos e apenas 70 m³/d são consumidos. Desses 70</p><p>m³/d, cerca de 80% (56 m³/d) retornam na forma de esgoto para o sistema de coleta</p><p>(VON SPERLING, 2014).</p><p>A geração de esgoto varia ao longo do dia, com variações horárias, diárias e</p><p>sazonais. Portanto, a ETE pode ser avaliada em função do hidrograma de vazões na</p><p>entrada da estação, sendo recomendado realizar medições de vazão ao longo do dia.</p><p>Em um hidrograma típico da vazão afluente a uma ETE, pode-se destacar dois pontos</p><p>33</p><p>principais: o pico de vazão no início da manhã, e o pico do início da noite. O valor</p><p>médio diário é aquele em que as áreas acima e abaixo do valor médio se igualam (VON</p><p>SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>No caso de indisponibilidade de dados de medição de vazão ao longo do dia, é</p><p>recomendado consultar e considerar as variações típicas mencionadas na NBR 9649</p><p>(JORDÃO; PESSÔA, 2017). Com relação aos períodos de tempo seco, as vazões se</p><p>caracterizam em (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>1. Vazão máxima diária – caracterizada pelo coeficiente de variação anual k1</p><p>igual ao resultado da divisão da vazão máxima diária registrada no período</p><p>de um ano pela vazão média diária anual. A norma brasileira recomenda</p><p>adotar o valor 1,2 quando há ausência de determinações locais</p><p>2. Vazão máxima horária – caracterizada pelo coeficiente de variação k2 igual</p><p>ao resultado da divisão da vazão máxima horária pela vazão média horária</p><p>registrada no mesmo dia. A norma brasileira recomenda adotar o valor 1,5</p><p>quando há ausência de determinações locais.</p><p>3. Vazão mínima horária – caracterizada pelo coeficiente de variação k3 igual</p><p>ao resultado da divisão da vazão mínima horária pela vazão média horária</p><p>registrada no mesmo dia. A norma brasileira recomenda adotar o valor 0,5</p><p>quando há ausência de determinações locais.</p><p>Dessa forma, as vazões máxima e mínima de água podem ser dadas pelas fórmulas:</p><p>Q máx = Qméd . k1 . k2 = 1,8 Qméd</p><p>Q mín = Qméd . k3 = 0,5 Qméd</p><p>Em que:</p><p>Q méd é a vazão média.</p><p>Também podem ocorrer grandes variações na vazão afluente, independentemente</p><p>do hidrograma típico, causadas pela entrada de água da chuva na rede de esgoto. A partir</p><p>desse conceito, alguns autores afirmam que o sistema de esgoto deve ser projetado de</p><p>forma separatista, em que os sistemas de esgoto e de água da chuva são totalmente</p><p>separados, conforme esquema exposto na Figura 5.</p><p>34</p><p>Figura 5 – Principais variantes do esgotamento sanitário</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>O sistema individual é caracterizado pela coleta e/ou tratamento de pequena</p><p>contribuição de esgoto sanitário de imóveis domiciliares, comerciais e públicos em locais</p><p>desprovidos de rede coletora de esgoto. Normalmente, esse sistema é utilizado como</p><p>alternativa de afastamento do esgoto do local da geração, tendo menor efi ciência de</p><p>remoção de poluentes e de contaminantes do que a observada nos sistemas coletivos</p><p>(VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O lançamento difuso de esgoto bruto ou de esgoto parcialmente tratado</p><p>nos sistemas individuais alteram as características dos corpos d’água, difi cultando o</p><p>monitoramento e controle da contaminação nesses corpos receptores. Apesar disso,</p><p>a falta de sistemas de esgotamento sanitário na infraestrutura urbana faz com que</p><p>as soluções individuais ainda sejam muito utilizadas no Brasil (VON SPERLING, 2014;</p><p>JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Em alguns países desenvolvidos, como nos Estados Unidos, uma pessoa</p><p>consome em média 380 litros de água, enquanto em alguns países</p><p>subdesenvolvidos, a maior parte dos habitantes convive com uma média de</p><p>21 litros por dia, o que revela uma grande desigualdade econômica e social</p><p>existente no mundo em se tratando de índices de saneamento básico.</p><p>ATENÇÃO</p><p>35</p><p>Observe a variação do consumo de água per capita em diversos países,</p><p>conforme a Tabela 9:</p><p>Tabela 9 – Consumo de água em diferentes países</p><p>Fonte: Adaptada de MetCalf e Eddy (2016)</p><p>Outro cálculo a ser acrescentado no dimensionamento da vazão é a estimativa</p><p>de vazão de infiltração. Esse é um parâmetro posto em função da extensão da rede</p><p>de esgoto, diâmetro das tubulações, área servida, tipo de solo, profundidade do lençol</p><p>freático, topografia e densidade populacional. No sistema de esgotamento, essa vazão</p><p>ocorre por meio de tubos defeituosos, conexões, juntas ou paredes de poços de visita,</p><p>sendo, portanto, sem relação com a população atendida, ligações clandestinas de água</p><p>da chuva na rede coletora de esgoto e suas variações (VON SPERLING, 2014; METCALF;</p><p>EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Recomenda-se adotar valores para a taxa de infiltração considerando as</p><p>condições locais, o nível d’água do lençol freático, a natureza do subsolo, a qualidade da</p><p>execução da rede, o material da tubulação e o tipo de junta utilizado (JORDÃO; PESSÔA,</p><p>2017). Quando não há dados locais disponíveis, a taxa de filtração deve ser expressa em</p><p>termos de vazão por extensão de rede ou por área servida (VON SPERLING, 2014). Na</p><p>ausência de dados, os valores apresentados na Tabela 10 podem ser usados como uma</p><p>estimativa inicial.</p><p>36</p><p>Tabela 10 – Valores de taxas de infiltração em sistemas de esgotamento</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>Pode-se citar, ainda, o conceito de vazão persistente, referente a uma vazão</p><p>maior ou menor que a vazão de projeto, que permanece por um tempo ininterrupto</p><p>de algumas horas ou dias, como consequência de fatores atípicos, e eventualmente</p><p>repetitivos, como ocorrente durante feiras, eventos, campeonatos e festividades. Esses</p><p>eventos, embora isolados, podem interferir no comportamento da ETE e eficácia do</p><p>tratamento do esgoto (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>4 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO ESGOTO</p><p>Quando comparado aos parâmetros de qualidade, as características físicas do</p><p>esgoto se referem às características adicionadas à água após o seu consumo. Em outras</p><p>palavras, quando falamos de características físicas, estamos tratando especificamente</p><p>das imputações da água após determinados usos pela sociedade, seja em caráter</p><p>doméstico</p><p>ou industrial.</p><p>As características físicas do esgoto são dadas a partir das grandezas: matéria</p><p>sólida, temperatura, odor, cor e turbidez, os quais estudaremos neste tópico.</p><p>4.1 MATÉRIA SÓLIDA</p><p>O teor de matéria sólida é o de maior importância dentre as características</p><p>físicas, no que se refere ao dimensionamento e controle de operação das unidades</p><p>de tratamento. Isso porque a carga de matéria sólida da água é formada por todos os</p><p>contaminantes presentes nela, com exceção dos gases dissolvidos.</p><p>37</p><p>A remoção da matéria sólida se dá por meio de uma série de operações unitárias</p><p>de tratamento (Figura 6) – a serem abordadas detalhadamente nas unidades posteriores</p><p>–, ainda que represente apenas 0,08% dos esgotos (99,92% composto de água) (VON</p><p>SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Figura 6 – Remoção de sólidos nas etapas de tratamento de esgoto</p><p>Fonte: Adaptada de MetCalf e Eddy (2016)</p><p>A classificação da matéria sólida contida no esgoto se dá em função de</p><p>inúmeros fatores (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017) (Figura 7):</p><p>1. Em função das dimensões das partículas:</p><p>• sólidos em suspensão;</p><p>• sólidos coloidais;</p><p>• sólidos dissolvidos.</p><p>2. Em função da sedimentabilidade:</p><p>• sólidos sedimentáveis;</p><p>• sólidos flutuantes ou flotáveis;</p><p>• sólidos não sedimentáveis.</p><p>3. Em função da secagem à alta temperatura (550 a 600 ºC), quando a fração</p><p>orgânica é oxidada (volatizada), permanecendo após a combustão apenas</p><p>a fração inerte não oxidada:</p><p>• sólidos fixos;</p><p>• sólidos voláteis.</p><p>4. Em função da secagem em temperatura média (103 a 105 ºC), que não é</p><p>suficiente para oxidar a fração orgânica:</p><p>• sólidos totais;</p><p>• sólidos em suspensão totais;</p><p>• sólidos dissolvidos totais.</p><p>38</p><p>Figura 7 – Distribuição aproximada dos sólidos do esgoto doméstico bruto</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>Cada tipo de matéria sólida tem seu processo de determinação padronizado,</p><p>sendo os processos laboratoriais revistos periodicamente pelas entidades internacionais</p><p>responsáveis. Algumas entidades governamentais têm utilizado outras terminologias</p><p>com o objetivo de designar termos mais representativos das determinações em</p><p>laboratório. Dessa forma, é considerado que o termo “sólidos em suspensão” não</p><p>significa que são sólidos em suspensão no líquido, mas que as partículas sólidas ficam</p><p>retidas em uma membrana filtrante. A partir disso, as seguintes terminologias são</p><p>também adotadas (JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>• Sólidos em suspensão = Resíduos não filtráveis;</p><p>• Sólidos dissolvidos = Resíduos filtráveis;</p><p>• Sólidos totais = Resíduos totais.</p><p>Ressalta-se que o Standard Methods, manual de referência para os procedimentos</p><p>laboratoriais, preconiza a nomenclatura tradicional (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Sobre a sedimentabilidade dos sólidos, mede-se a partir da observação da</p><p>capacidade de esses sedimentarem no período de uma hora. O valor é expresso em</p><p>mL/L, medido em um recipiente chamado cone Imhoff (Figura 8).</p><p>39</p><p>Figura 8 – Cone imhoff utilizado para determinar sólidos sedimentáveis no esgoto</p><p>Fonte: MetCalf e Eddy (2016, p. 74)</p><p>A fração não sedimentada representa os sólidos não sedimentáveis, geralmente</p><p>não expressos nos resultados de análises (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>4.2 TEMPERATURA</p><p>De modo geral, a temperatura do esgoto é pouco superior à das águas de</p><p>abastecimento, devido à contribuição de despejos domésticos que tiveram as águas</p><p>aquecidas. No entanto, pode-se apresentar elevada em decorrência da contribuição</p><p>de despejos industriais. Normalmente, a temperatura dos esgotos é medida acima da</p><p>temperatura do ar, em torno de 20 a 25 ºC, exceto em meses mais quentes, no verão.</p><p>Dependendo da localização e período do ano, as temperaturas dos efluentes podem ser</p><p>maiores ou menores que os valores no esgoto afluente (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017).</p><p>A temperatura tem influência direta nas operações de origem biológica.</p><p>Considerando um exemplo prático, enquanto o aumento da temperatura diminui a</p><p>saturação de oxigênio, essa condição também aumenta a atividade biológica. Em caso</p><p>de tratamentos biológicos anaeróbios (veremos nas próximas unidades), a digestão</p><p>anaeróbia praticamente não se processa em temperatura inferior a 15 ºC. Por isso, esse</p><p>parâmetro é de frequente utilização para caracterização de águas residuárias brutas</p><p>(VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>40</p><p>4.3 ODOR</p><p>Os odores ocorrentes no esgoto doméstico são causados por gases formados</p><p>durante o processo de decomposição da matéria orgânica ou por substâncias</p><p>adicionadas ao esgoto, sendo esses classificados em (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017):</p><p>• odor de mofo, típico de esgotos frescos e razoavelmente suportável;</p><p>• odor de ovo podre, típico de esgoto séptico (velho), ocorrente pela formação</p><p>do gás sulfídrico (H2S), proveniente da decomposição anaeróbia (sem</p><p>oxigênio) do lodo contido nos despejos;</p><p>• odores variados, que ocorre de acordo com a presença de produtos podres,</p><p>como material fecal, legumes e peixe.</p><p>O esgoto industrial também pode conter compostos odoríferos ou que produzem</p><p>odor durante o processo de tratamento do esgoto. Na ocorrência de odores específicos,</p><p>entende-se que há a presença de despejos industriais (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017).</p><p>Em estações de tratamento de esgoto, o odor pode ser proveniente não apenas</p><p>do esgoto em si, mas também das grades e caixas de areia, além das operações de</p><p>transferência e manuseio de lodo (JORDÃO; PESSÔA, 2017)</p><p>O íon sulfato SO4= está sempre presente nos esgotos, a partir do qual podem</p><p>surgir as seguintes reações químicas pela ação bacteriológica (METCALF; EDDY, 2016;</p><p>JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>Proteínas + SO4 S= + H2O + CO2</p><p>S= + H2S</p><p>H2S + 2O2 H2SO4</p><p>A formação de sulfeto de hidrogênio, ou gás sulfídrico (H2S), gera maus</p><p>odores (observados acima de 1 mg/L). Nas canalizações e galerias, esse gás pode se</p><p>transformar, por ação bacteriológica em presença de oxigênio, em ácido sulfúrico, o que</p><p>corrói intensamente as estruturas em concreto (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>41</p><p>No processo de implantação de estações de tratamento de esgoto, odores</p><p>têm sido considerados uma das maiores preocupações públicas. Por isso,</p><p>estratégias de controle de odores têm sido a principal consideração na</p><p>elaboração de projetos de matrizes de tratamento de esgoto. A rejeição</p><p>de projetos vem ocorrendo devido à preocupação com a ocorrência</p><p>potencial de odores, o que torna esse parâmetro importante na gestão</p><p>dos esgotos (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>ATENÇÃO</p><p>4.4 COR E TURBIDEZ</p><p>A cor e a turbidez têm a função de indicar o aproximado estado de decomposição</p><p>do esgoto, ou a sua condição. A tonalidade acinzentada do esgoto é típica de esgoto</p><p>fresco, enquanto a cor preta é típica de esgoto velho e de decomposição parcial. No</p><p>entanto, quando ocorrem despejos industriais, os esgotos podem apresentar qualquer</p><p>outra coloração, que, por sua vez, terá relação com o processo industrial do qual foi</p><p>derivado (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A cor é indicativa de condição de esgoto: quando fresco, o esgoto tem a tonalidade</p><p>marrom ou cinza, enquanto quando em estado séptico, o esgoto terá tonalidade negra.</p><p>Esse parâmetro é medido por métodos colorimétricos e espectrofotômetro (METCALF;</p><p>EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Com relação à turbidez, em se tratando de águas residuárias, esse parâmetro</p><p>não serve para controle e monitoramento, mas como caracterização das etapas</p><p>de tratamento, uma vez que tem direta relação com a concentração de sólidos em</p><p>suspensão (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>5 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DO ESGOTO</p><p>Os parâmetros químicos do esgoto versam sobre os constituintes típicos do</p><p>esgoto, que podem ser classifi cados em inorgânicos e orgânicos. Os parâmetros</p><p>químicos inorgânicos incluem nutrientes, constituintes não metálicos, metais e gases</p><p>(METCALF; EDDY, 2016). Os constituintes inorgânicos não metálicos abordados neste</p><p>tópico incluem pH, acidez e alcalinidade, nitrogênio e fósforo.</p><p>As fontes dos constituintes inorgânicos não metálicos</p><p>do esgoto procedem de</p><p>concentrações existentes na água de abastecimento somadas a adições resultantes do</p><p>uso doméstico e de origem industrial (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>42</p><p>A classificação dos esgotos de acordo com sua origem se dá em dois grandes</p><p>grupos (JORDÃO; PESSÔA, 2017): matéria orgânica e matéria inorgânica.</p><p>5.1 MATÉRIA ORGÂNICA</p><p>Cerca de 70% dos sólidos do esgoto são de origem orgânica, sendo uma</p><p>combinação de carbono, hidrogênio e nitrogênio. Os grupos de substâncias orgânicas</p><p>do esgoto têm proporção conforme descrito na Tabela 11.</p><p>Tabela 11 – Percentual de constituição orgânica do esgoto</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014) e MetCalf e Eddy (2016)</p><p>De acordo com as principais referências nacionais e internacionais da literatura,</p><p>as proteínas são produtoras de nitrogênio, tendo também em sua composição: carbono,</p><p>hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, enxofre, ferro e, por vezes, fósforo. A proteína é o</p><p>principal constituinte do organismo animal, embora ocorra também em plantas.</p><p>A ureia é principal o constituinte da urina e um importante composto orgânico</p><p>presente em águas limpas. Este composto se decompõe muito rapidamente e</p><p>dificilmente é encontrado em outro ambiente que não seja de água muito limpa. O gás</p><p>sulfídrico, presente nos esgotos, é originário do enxofre, que, por sua vez, é originado de</p><p>reações com proteínas (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Os carboidratos contêm carbono, hidrogênio e oxigênio. São as primeiras</p><p>substâncias digeridas por bactérias, resultando na produção de ácidos orgânicos.</p><p>Isso justifica a maior acidez de esgotos de esgotos mais velhos. São exemplos de</p><p>carboidratos: açúcares, amido, celulose e fibra de madeira (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A gordura é a matéria graxa, óleos, ceras ou constituintes semelhantes a esses</p><p>encontrados no esgoto. Está sempre presente no esgoto doméstico, sendo proveniente,</p><p>principalmente, do uso de manteiga, bacon, óleos vegetais etc. Pode ser encontrada</p><p>também na forma de óleos minerais, como querosene e óleo lubrificante (derivados</p><p>de petróleo), sendo altamente indesejável e, geralmente, proveniente de ligações</p><p>clandestinas (de postos de gasolina, indústrias) que chegam a canalizações em grande</p><p>volume e concentração, aderem às paredes das canalizações e provocam entupimentos</p><p>(METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>43</p><p>Em unidades de transporte e tratamento de esgoto, as gorduras, além de</p><p>causarem entupimento das canalizações, também produzem odores desagradáveis,</p><p>diminuem as seções úteis das canalizações e formam escuma, que é uma camada</p><p>de matéria flutuante que pode ocasionar o entupimento de filtros e interferir no</p><p>desenvolvimento biológico e taxas de degradação biológica do sistema, causando</p><p>problemas de manutenção. Por esses motivos, o teor de gordura nos efluentes é sempre</p><p>limitado (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Os surfactantes são constituídos por moléculas orgânicas capazes de formar</p><p>espuma no corpo receptor ou na estação de tratamento. Tendem a se agregar à</p><p>interface ar-água, no processo de aeração do esgoto, e aderem à superfície bolhas ar,</p><p>formando uma estável espuma. O tipo mais comum de surfactante é o Alquil-Benzeno-</p><p>Linear (ABC), encontrado em detergentes sintéticos. Esse tipo de surfactante apresenta</p><p>resistência à ação biológica (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Os fenóis são compostos orgânicos originados, principalmente, de despejos</p><p>industriais e têm a propriedade de causar gosto característico à água, especialmente</p><p>água clorada (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Pesticidas e demais compostos químicos orgânicos são utilizados principalmente</p><p>na agricultura. Dessa forma, não costumam chegar a galerias urbanas de esgoto, mas</p><p>chegam a rios e corpos receptores. Esses compostos são uma fonte de poluição e</p><p>toxicidade à vida aquática (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>As proteínas constituem fator limitante para o tratamento biológico de águas</p><p>residuárias. Um sistema de tratamento eficiente pode estar diretamente</p><p>relacionado à concentração de proteína. Para maior aprofundamento</p><p>no assunto e entendimento de metodologias de quantificação dos níveis</p><p>de proteínas no esgoto, é recomendada a leitura do artigo: https://www.</p><p>scielo.br/j/esa/a/44WpY9fzzgmjXTdHZGbjpqJ/?lang=pt .</p><p>DICA</p><p>5.2 MATÉRIA INORGÂNICA</p><p>A matéria inorgânica contida no esgoto é formada, principalmente, por areia e</p><p>minerais dissolvidos. A presença de areia se dá, principalmente, pelo carreamento de</p><p>partículas com as águas do sistema de drenagem urbana e águas do subsolo, chegando</p><p>às galerias de forma indesejada ou se infiltrando por meio das juntas de canalizações</p><p>(JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>44</p><p>Exceto no processo de desarenação, raramente os esgotos são tratados para</p><p>remoção de constituintes inorgânicos. Uma exceção a isso é em alguns processos com</p><p>despejos industriais (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>6 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DO ESGOTO</p><p>O monitoramento das características biológicas da água é essencial para</p><p>o controle de doenças causadas por organismos patogênicos de origem humana</p><p>ou animal. Isso se deve a função que as bactérias - e outros organismos - têm na</p><p>decomposição e estabilização da matéria orgânica carbonácea e nas transformações</p><p>de compostos inorgânicos, tanto em estações de tratamento de esgoto, quanto na</p><p>natureza (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>No campo da engenharia, o controle de poluição e tratamento de esgotos</p><p>requer um aprofundado conhecimento no campo da biologia. No entanto, por vezes, o</p><p>profissional engenheiro precisará da assistência de um biólogo para uma melhor gestão</p><p>de matrizes de tratamento (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>6.1 MICRORGANISMOS DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS</p><p>Micro-organismos encontrados no esgoto bruto incluem bactérias, fungos,</p><p>helmintos, protozoários e outras plantas e animais microscópicos, sendo o esgoto humano</p><p>a principal fonte desses organismos. As demais fontes englobam as atividades comerciais</p><p>e industriais, a infiltração de água superficial, dentre outras (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>• Bactérias</p><p>As bactérias representam o elemento mais importante desse grupo de</p><p>organismos, sendo responsáveis pela digestão, decomposição e estabilização da</p><p>matéria orgânica em unidades de tratamento biológico (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017).</p><p>As bactérias do grupo Coliforme Total (CT) são consideradas os primeiros</p><p>identificadores da poluição humana. Contudo, a presença de bactérias do grupo coliforme</p><p>total no esgoto não significa, necessariamente, que seja de contaminação humana ou</p><p>animal. Isso porque, embora esses organismos estejam associados à matéria fecal, eles</p><p>podem também se desenvolver em vegetação, no solo, ou serem carreados com águas</p><p>de drenagem. Testes específicos foram desenvolvidos para medir coliformes totais e</p><p>outros grupos (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>45</p><p>Os coliformes fecais, por sua vez, constituem o subgrupo dos coliformes totais.</p><p>Esse grupo se diferencia por ser tolerante a elevadas temperaturas, ou seja, por se</p><p>desenvolverem até em temperaturas mais altas, sendo de origem exclusivamente fecal.</p><p>Esse grupo de microrganismos também é conhecido como: coliformes termotolerantes.</p><p>As espécies mais abundantes desse grupo são: Escherischia coli e Klebsiella (METCALF;</p><p>EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A Escherischia coli é o único coliforme que se desenvolve apenas na flora</p><p>intestinal dos animais de sangue quente, sendo, por isso, um indicador de contaminação</p><p>fecal exclusivo. Já os enterococos fecais são bactérias entéricas associadas à flora</p><p>intestinal humana, sendo, portanto, um indicador de contaminação por excreta</p><p>humana. Já os estreptococos fecais são bactérias típicas do intestino de animais de</p><p>sangue quente não humano. Sobre esse último, não há referências para o número de</p><p>abundância no esgoto (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>• Helmintos</p><p>São parasitas cujos ovos podem ser detectados no lodo dos esgotos. Desse</p><p>grupo, destacam-se os nematoides (Arcaris lumbricoides e Trichuris trichiura), como os</p><p>de origem</p><p>humana, popularmente chamados de “lombrigas”.</p><p>O ciclo do helminto se dá pela passagem das larvas pelo aparelho circulatório e</p><p>pulmão, fixando-se no intestino, a partir de onde os ovos são eliminados com as fezes.</p><p>Os ovos de helmintos dão origem a formas embrionárias que podem permanecer viáveis</p><p>por meses ou anos, contaminando alimentos, solo ou água (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>• Protozoários</p><p>São parasitas cujos cistos de Giardia lambia, Entamoeba histolytica, e</p><p>Cryptosporidia spp. são típicos de fezes humanas. As enfermidades respectivas de cada</p><p>um dos cistos, acompanhadas de cólicas, diarréias, enfraquecimento, perda de peso,</p><p>são típicas de países com baixos índices de desenvolvimento do setor de saneamento</p><p>(JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Giardia lambia e Entamoeba histolytica são de grande importância, devido ao</p><p>seu expressivo impacto sobre indivíduos com sistemas imunológicos comprometidos,</p><p>como idosos, crianças pequenas, pessoas em tratamento de câncer e indivíduos com</p><p>síndrome de deficiência imunológica adquirida (AIDS). Segundo Pádua et al. (2009), a</p><p>Organização Mundial da Saúde estabelece ainda sobre as características dos principais</p><p>protozoários associados ao tratamento de água (PÁDUA, 2009, p.76 ):</p><p>Devido aos diferentes aspectos relacionados aos organismos</p><p>patogênicos e à ampla variedade existente dos mesmos, não é</p><p>necessário nem possível considerar todos os patógenos com o objetivo</p><p>de projetar e/ou operar sistemas de abastecimento garantindo</p><p>46</p><p>o fornecimento de água segura, ou mesmo em procedimentos de</p><p>avaliação de risco de sistemas de abastecimento de água para</p><p>consumo humano. Nesse sentido, a Organização Mundial de Saúde</p><p>(OMS) introduz o termo “patógeno/organismo referência”, o que</p><p>significa selecionar de uma lista de organismos aquele que melhor</p><p>reúne informações que possam representar o grupo como um todo.</p><p>As informações normalmente utilizadas na seleção, com o objetivo</p><p>último de proteção à saúde pública, incluem aspectos relacionados</p><p>à remoção/inativação no tratamento da água e aqueles associados</p><p>a impactos à saúde, tanto no âmbito individual como coletivo.</p><p>Usualmente, havendo informação disponível, a escolha recai sobre</p><p>o organismo mais difícil de ser removido/inativado e que apresenta</p><p>os mais importantes impactos à saúde. Uma vez feita a seleção, se o</p><p>sistema de abastecimento cumpre os requisitos de forma a produzir</p><p>água com qualidade adequada considerando o “patógeno referência”,</p><p>significa que também atinge aqueles necessários para o grupo de</p><p>patógenos como um todo.</p><p>A adoção do termo “patógeno referência” deve-se ao de que a avaliação da</p><p>qualidade da água, utilizando os indicadores microbiológicos tradicionais (coliformes</p><p>e Escherichia coli), não é apropriada quando se tem o objetivo de avaliar a presença</p><p>ou a ausência de protozoários em amostras de água. Assim, essa referência tem sido</p><p>particularmente aplicada a esse grupo específico de organismos patogênicos, os</p><p>protozoários (PÁDUA, 2009).</p><p>Os protozoários Cryptosporidium spp. e Giardia duodenalis são os mais</p><p>significativos, considerando que eles provocam sintomas moderados e os casos de</p><p>doença são comuns na população. Além disso, esses protozoários já foram associados</p><p>a epidemias e surtos relacionados ao consumo de água. Também se destacam pelo</p><p>fato de continuarem vivos por longos períodos no ambiente e apresentarem elevada</p><p>resistência aos processos tradicionais de desinfecção da água (PÁDUA, 2009).</p><p>Com relação à ocorrência de surtos e epidemias, os autores do Programa de</p><p>Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB) definem:</p><p>É substancialmente importante, uma vez que demonstra que o</p><p>microrganismo foi capaz de atravessar diferentes barreiras, alcançar</p><p>a população consumidora e produzir doença, eventualmente</p><p>com grande impacto, como a incidência elevada de casos e/ou a</p><p>ocorrência de casos graves.</p><p>Também é importante mencionar alguns aspectos relacionados ao</p><p>ciclo de vida desses agentes que contribuem para que a transmissão</p><p>dos protozoários Cryptosporidium e Giardia via água de consumo seja</p><p>mais provável. Esses organismos apresentam potencial zoonótico,</p><p>ou seja, outras espécies de animais (domésticos e selvagens)</p><p>podem ser seus hospedeiros e os hospedeiros infectados (humano</p><p>ou animal) normalmente eliminam grandes quantidades de formas</p><p>infectantes (cistos e oocistos). Esses aspectos são significativos,</p><p>uma vez que um maior e mais diversificado número de indivíduos é</p><p>capaz de disseminar grandes quantidades dos agentes no ambiente.</p><p>47</p><p>Adicionalmente, são eliminados dos hospedeiros já em suas formas</p><p>infectantes, não necessitando, assim, de um período no ambiente</p><p>para causarem novos casos de infecção. Nessas circunstâncias, a</p><p>transmissão entre indivíduos também é possível. E, finalmente, são</p><p>protozoários monoxenos, ou seja, completam seu ciclo de vida em</p><p>apenas um hospedeiro.</p><p>Outro aspecto relevante em relação aos protozoários de transmissão</p><p>fecal-oral, incluídos o Cryptosporidium e a Giardia, é o fato de serem</p><p>eliminados, frequentemente, em grandes quantidades nas fezes</p><p>dos hospedeiros infectados, podendo, assim, ocorrer em elevado</p><p>número no ambiente. Por outro lado, requerem doses infectantes</p><p>relativamente baixas para causar novos casos de infecção/doença</p><p>(PÁDUA, 2009, p.78).</p><p>• Algas</p><p>As algas não representam interferência direta em unidades de tratamento de</p><p>esgoto convencionais, exceto em lagoas de estabilização, em que desempenham um</p><p>importante papel de oxidação aeróbia e redução fotossintética (VON SPERLING, 2014;</p><p>JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>No tratamento de esgoto, deve-se observar atentamente quando o corpo receptor</p><p>é um lago ou lagoa, para que não ocorra o processo de eutrofização, que se dá em função</p><p>do enriquecimento de nutrientes de forma excessiva (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>48</p><p>RESUMO DO TÓPICO 2</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• Os conceitos das vazões do esgoto, com as definições de vazão média, máxima horária</p><p>e mínima horária, vazões de projeto e vazões de infiltração, parâmetros essenciais</p><p>para a projeção e gestão de estações de tratamento de esgoto.</p><p>• As classificações da matéria sólida presente no esgoto, classificada em função</p><p>da dimensão das partículas, sedimentabilidade e temperaturas de secagem,</p><p>compreendendo também a importância dessa característica física do esgoto para a</p><p>determinação das etapas de tratamento do esgoto, a serem abordadas nos tópicos</p><p>seguintes deste livro.</p><p>• As principais características físicas, químicas e biológicas das águas residuárias,</p><p>englobando as características dos afluentes e efluentes das matrizes de tratamento,</p><p>bem como os principais indicadores de contaminação.</p><p>• Os principais indicadores de contaminação por patógenos, as principais consequências</p><p>da contaminação por esses micro-organismos e as doenças associadas a cada</p><p>subgrupo, como protozoários, helmintos, algas e bactérias.</p><p>• A aplicação dos conceitos abordados no Tópico 1 desta unidade, voltados para as</p><p>características das águas residuárias, tendo, a partir do estudo deste tópico, clareza da</p><p>função de cada parâmetro de qualidade aplicado ao tratamento de águas residuárias.</p><p>49</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 Com relação às características físicas da água, o teor de matéria sólida é o de maior</p><p>importância no que se refere ao dimensionamento e ao controle de operação das</p><p>unidades de tratamento. Isso porque a carga de matéria sólida da água é formada por</p><p>todos os contaminantes presentes nela, com exceção dos gases dissolvidos. A partir</p><p>dessa afirmação, com relação à classificação da matéria sólida do esgoto, classifique V</p><p>para as sentenças verdadeiras e F para as falsas:</p><p>( ) A classificação em função das dimensões das partículas é dada por: sólidos</p><p>sedimentáveis, sólidos flutuantes ou flotáveis e sólidos não sedimentáveis.</p><p>( ) A classificação em função das dimensões das partículas é dada por: sólidos fixos e</p><p>sólidos voláteis.</p><p>( ) A classificação em função da sedimentabilidade é dada por: sólidos sedimentáveis,</p><p>sólidos flutuantes ou flotáveis</p><p>e sólidos não sedimentáveis</p><p>( ) A classificação em função da temperatura de secagem média é dada por: sólidos</p><p>totais, sólidos em suspensão totais, sólidos dissolvidos totais.</p><p>Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:</p><p>a) ( ) V - F - F - V.</p><p>b) ( ) F - F - V - V.</p><p>c) ( ) F - V - F - F.</p><p>d) ( ) F - V - F - V.</p><p>2 A vazão do esgoto expressa a relação entre a quantidade do esgoto transportado em</p><p>determinado intervalo de tempo, sendo esse um dos mais importantes atributos dos</p><p>esgotos. A geração de esgoto varia ao longo do dia, com variações horárias, diárias e</p><p>sazonais. Com relação aos períodos de tempo seco, analise as afirmativas a seguir:</p><p>I- Vazão máxima diária é caracterizada pelo coeficiente de variação anual k0 igual ao</p><p>resultado da divisão da vazão máxima diária registrada no período de um ano pela vazão</p><p>média diária anual.</p><p>II- Vazão máxima horária: caracterizada pelo coeficiente de variação k2 igual ao</p><p>resultado da divisão da vazão máxima horária pela vazão média horária registrada no</p><p>mesmo dia. A norma brasileira recomenda adotar o valor 1,5 quando há ausência de</p><p>determinações locais.</p><p>III- Vazão mínima horária: caracterizada pelo coeficiente de variação k3 igual ao</p><p>resultado da divisão da vazão mínima horária pela vazão média horária registrada no</p><p>mesmo dia. A norma brasileira recomenda adotar o valor 0,5 quando há ausência de</p><p>determinações locais.</p><p>50</p><p>Assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) As sentenças I e II estão corretas.</p><p>b) ( ) Somente a sentença II está correta.</p><p>c) ( ) As sentenças II e III estão corretas.</p><p>d) ( ) Somente a sentença III está correta.</p><p>3 O odor proveniente do esgoto doméstico é causado por gases formados durante o</p><p>processo de decomposição da matéria orgânica ou por substâncias adicionadas ao</p><p>esgoto, sendo esses classificados em: odor de mofo, odor de ovo podre e odores variados,</p><p>que são aqueles relacionados à predominância de produtos podres no esgoto, como</p><p>legumes, peixe e matéria fecal. Com relação a essa classificação, assinale a alternativa</p><p>CORRETA referente à característica do odor de ovo podre no esgoto:</p><p>a) ( ) Odor típico de esgoto fresco, razoavelmente suportável.</p><p>b) ( ) Odor insuportável, típico de esgoto séptico, ocorre devido a formação de gás</p><p>sulfídrico.</p><p>c) ( ) Odor suportável, proveniente da decomposição aeróbia do esgoto.</p><p>d) ( ) Odor insuportável caracterizado pela predominância de produtos sulfurosos e</p><p>nitrogenados.</p><p>4 A temperatura, para fins de tratabilidade, apresenta grande vantagem para as regiões</p><p>tropicais, uma vez que, nesses locais, as variações de temperatura são menos</p><p>significativas, interferindo minimamente nas etapas de tratamento de água. Discorra</p><p>sobre o comportamento típico da temperatura no tratamento de águas residuárias.</p><p>5 Os micro-organismos encontrados no esgoto bruto incluem bactérias, fungos, helmintos,</p><p>protozoários e outras plantas e animais microscópicos, sendo o esgoto humano a principal</p><p>fonte desses organismos. As demais fontes desses micro-organismos englobam</p><p>atividades comerciais e industriais, infiltração de água superficial, dentre outras. Nesse</p><p>contexto, discorra de forma sintética sobre as principais características dos protozoários,</p><p>helmintos e algas no tratamento de águas residuárias.</p><p>51</p><p>TÓPICO 3</p><p>AUTODEPURAÇÃO DOS</p><p>CORPOS HÍDRICOS</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>No século passado, casos sazonais de depleção dos níveis de oxigênio nos rios</p><p>causavam a degradação da sua qualidade da água, dificultando o seu tratamento para</p><p>fins potáveis. Essa depleção do oxigênio dos corpos d’água ocorria, principalmente,</p><p>pela alta carga de compostos orgânicos biodegradáveis provenientes das cidades das</p><p>indústrias (MIERZWA, 2002).</p><p>O lançamento de despejos urbanos em corpos hídricos causa aspecto</p><p>desagradável e libera gases de odor intenso, resultando na contaminação de animais e</p><p>seres humanos pelo contato e consumo dessa água. Sabe-se também que a redução</p><p>de oxigênio dissolvido no corpo d’água compromete a sobrevivência dos seres de vida</p><p>aquática (VON SPERLING, 2014).</p><p>No entanto, é sabido que os cursos d’água apresentam a capacidade de se autor-</p><p>recuperar, o que ocorre conforme as características de vazão e concentração dos poluen-</p><p>tes, sendo o processo natural de recuperação do equilíbrio dos corpos de água poluído</p><p>denominado de autodepuração. Essa capacidade de recuperação pode ser entendida,</p><p>portanto, como um fenômeno de sucessão ecológica, em que o retorno do equilíbrio no</p><p>meio aquático, ou seja, a busca pelo estágio inicial encontrado antes do lançamento de</p><p>efluentes, é realizada por processos fundamentalmente naturais (VON SPERLING, 2014).</p><p>O presente tópico tratará dos principais problemas relacionados à poluição</p><p>dos cursos d’água por águas residuárias, tratadas e não tratadas, considerando as</p><p>implicações nos processos de autodepuração desses mananciais.</p><p>2 CONCEITO</p><p>As servidões das comunidades são coletadas pela rede de esgotos sanitários</p><p>e encaminhadas para Estações de Tratamento de Esgoto (ETE) ou para estações</p><p>elevatórias que direcionam esse esgoto à ETE (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O efluente tratado, por sua vez, é encaminhado para corpos receptores, que,</p><p>em geral, são rios, lagos, baías e oceanos. Dependendo do grau de tratamento aplicado,</p><p>o impacto desse lançamento em corpos receptores pode ser danoso, alterando as</p><p>características físicas, químicas e biológicas desses mananciais. Quando o esgoto é</p><p>UNIDADE 1</p><p>52</p><p>lançado bruto, o impacto ambiental gerado engloba sérios danos à vida aquática,</p><p>comprometendo o uso da água para abastecimento e potabilidade, para indústria e</p><p>recreação (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O grau de tratamento adequado para o afluente à ETE se dá em função do corpo</p><p>receptor e das características de uso da água a jusante do ponto de lançamento, de sua</p><p>capacidade de autodepuração e características do efluente despejado (CONAMA, 2011;</p><p>VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O despejo de esgoto e, consequentemente, matéria orgânica em um corpo</p><p>d’água resulta, indiretamente, no consumo de oxigênio dissolvido. Isso ocorre devido</p><p>aos processos de estabilização da matéria orgânica carbonácea realizada por bactérias</p><p>decompositoras, as quais consomem oxigênio dissolvido no meio líquido ao realizar esse</p><p>processo (VON SPERLING, 2014). A redução dos níveis de oxigênio dissolvido, como já</p><p>mencionado nos itens anteriores, tem diversas implicações ambientais, sendo esse um</p><p>dos principais problemas de poluição das águas (CONAMA, 2011; VON SPERLING, 2014;</p><p>JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>De modo geral, o fenômeno da autodepuração está relacionado ao reestabele-</p><p>cimento do equilíbrio no meio aquático, após o impacto de lançamento de determinado</p><p>efluente. Mais especificamente falando, tem-se que, como parte integrante do fenô-</p><p>meno de autodepuração, os compostos orgânicos são transformados em compostos</p><p>estáveis, como gás carbônico e água (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A grande importância em conhecer o fenômeno de autodepuração se dá pela</p><p>sua quantificação, considerando os seguintes objetivos (VON SPERLING, 2014):</p><p>• Utilizar a capacidade de assimilação dos rios. Pode-se considerar que a</p><p>capacidade de um corpo d’água de assimilar despejos, sem manifestar</p><p>problemas ambientais, é um recurso natural a ser explorado.</p><p>• Prevenir o lançamento de despejos acima da capacidade que o corpo</p><p>hídrico possa suportar. Assim, a capacidade de assimilação do corpo d’água</p><p>pode ser aproveitada enquanto não seja prejudicial, não admitindo-se o</p><p>lançamento de cargas poluidoras acima desse limite.</p><p>O ecossistema de um corpo d’água antes do lançamento de esgoto encontra-</p><p>se em estado de equilíbrio. A entrada de uma fonte de poluição afeta o equilíbrio entre</p><p>as comunidades, o que resulta na desorganização temporária, que, no entanto, tende à</p><p>posterior organização (VON SPERLING, 2014).</p><p>Dessa forma, a autodepuração representa um fenômeno de sucessão ecológica,</p><p>uma vez que há uma sequência sistemática de substituição de uma comunidade</p><p>por</p><p>outra, até que uma comunidade estável se estabeleça de forma equilibrada com as</p><p>condições locais (VON SPERLING, 2014).</p><p>53</p><p>A ocorrência ou não de poluição está relacionada ao conceito de diversidade de</p><p>espécies, definidas em: (i) ecossistemas em condições naturais, quando ocorre elevada</p><p>diversidade de espécies e um reduzido número de indivíduos de cada espécie e; (ii)</p><p>ecossistemas em condições perturbadas, quando ocorre baixa diversidade de espécies</p><p>e elevado número de indivíduos em cada espécie (VON SPERLING, 2014).</p><p>As espécies são indicadoras de poluição por serem seletivas a esse fenômeno,</p><p>quando este causa a redução da diversidade delas. Após um evento de poluição, somente</p><p>sobrevivem espécies bem ajustadas às novas condições ambientais ali estabelecidas,</p><p>para então, proliferarem, resultando em um elevado número de indivíduos com poucas</p><p>espécies. Uma vez as espécies não se adaptando às novas condições, isso resulta em</p><p>um reduzido número total de espécies (VON SPERLING, 2014).</p><p>2.1 ZONAS DE AUTODEPURAÇÃO</p><p>A Resolução nº 430/2011 do CONAMA, em seu artigo 4º, também estabelece</p><p>importantes definições acerca das águas residuárias e as condições e padrões de</p><p>lançamento de efluentes, complementando a Resolução nº 357, incluindo definições</p><p>das zonas de autodepuração dos rios:</p><p>I - Capacidade de suporte do corpo receptor: valor máximo de</p><p>determinado poluente que o corpo hídrico pode receber, sem</p><p>comprometer a qualidade da água e seus usos determinados pela</p><p>classe de enquadramento;</p><p>II - Concentração de Efeito Não Observado-CENO: maior concentração</p><p>do efluente que não causa efeito deletério estatisticamente</p><p>significativo na sobrevivência e reprodução dos organismos, em um</p><p>determinado tempo de exposição, nas condições de ensaio;</p><p>III - Concentração do Efluente no Corpo Receptor-CECR, expressa</p><p>em porcentagem:</p><p>a) para corpos receptores confinados por calhas (rio, córregos, etc):</p><p>1. CECR = [(vazão do efluente) / (vazão do efluente + vazão de</p><p>referência do corpo receptor)] x 100.</p><p>b) para áreas marinhas, estuarinas e lagos a CECR é estabelecida</p><p>com base em estudo da dispersão física do efluente no corpo hídrico</p><p>receptor, sendo a CECR limitada pela zona de mistura definida pelo</p><p>órgão ambiental;</p><p>IV - Concentração Letal Mediana-CL50 ou Concentração Efetiva</p><p>Mediana-CE50: é a concentração do efluente que causa efeito agudo</p><p>(letalidade ou imobilidade) a 50% dos organismos, em determinado</p><p>período de exposição, nas condições de ensaio;</p><p>V - Efluente: é o termo usado para caracterizar os despejos líquidos</p><p>provenientes de diversas atividades ou processos;</p><p>VI - Emissário submarino: tubulação provida de sistemas difusores</p><p>destinada ao lançamento de efluentes no mar, na faixa compreendida</p><p>entre a linha de base e o limite do mar territorial brasileiro;</p><p>VII - Esgotos sanitários: denominação genérica para despejos</p><p>líquidos residenciais, comerciais, águas de infiltração na rede</p><p>coletora, os quais podem conter parcela de efluentes industriais e</p><p>efluentes não domésticos;</p><p>54</p><p>VIII - Fator de Toxicidade-FT: número adimensional que expressa a</p><p>menor diluição do efluente que não causa efeito deletério agudo aos</p><p>organismos, num determinado período de exposição, nas condições</p><p>de ensaio;</p><p>IX - Lançamento direto: quando ocorre a condução direta do efluente</p><p>ao corpo receptor;</p><p>X - Lançamento indireto: quando ocorre a condução do efluente,</p><p>submetido ou não a tratamento, por meio de rede coletora que</p><p>recebe outras contribuições antes de atingir o corpo receptor;</p><p>XI - Nível trófico: posição de um organismo na cadeia trófica;</p><p>XII - Parâmetro de qualidade do efluente: substâncias ou outros</p><p>indicadores representativos dos contaminantes toxicologicamente e</p><p>ambientalmente relevantes do efluente;</p><p>XIII - Testes de ecotoxicidade: métodos utilizados para detectar e avaliar</p><p>a capacidade de um agente tóxico provocar efeito nocivo, utilizando</p><p>bioindicadores dos grandes grupos de uma cadeia ecológica; e</p><p>XIV - Zona de mistura: região do corpo receptor, estimada com base</p><p>em modelos teóricos aceitos pelo órgão ambiental competente,</p><p>que se estende do ponto de lançamento do efluente, e delimitada</p><p>pela superfície em que é atingido o equilíbrio de mistura entre os</p><p>parâmetros físicos e químicos, bem como o equilíbrio biológico</p><p>do efluente e os do corpo receptor, sendo específica para cada</p><p>parâmetro. (CONAMA, 2011, on-line)</p><p>Durante o processo de autodepuração, é possível observar, ao longo do trecho</p><p>do rio, quatro zonas nas quais as concentrações de Demanda Bioquímica de Oxigênio</p><p>(DBO) e Oxigênio Dissolvido (OD) podem variar consideravelmente (Figura 9). Além disso,</p><p>observa-se também a variação nas concentrações dos nutrientes nitrogênio e fósforo</p><p>(VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Figura 9 – Delimitação das zonas de autodepuração</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>55</p><p>Nos processos de consumo, enquadram-se a oxidação da matéria orgânica,</p><p>a nitrificação e a demanda bentônica. Nos processos de produção, estão a reaeraçao</p><p>atmosférica e a fotossíntese. As zonas de autodepuração se dividem em trechos, sendo</p><p>esses abordados no tópico a seguir.</p><p>2.1.1 ZONA DE ÁGUAS LIMPAS</p><p>A zona de águas limpas é a primeira zona de autodepuração identificada, sendo</p><p>localizada a montante do ponto de lançamento do efluente no corpo hídrico ou quando as</p><p>águas apresentam-se novamente limpas, após transitar pelas zonas de degradação, de</p><p>decomposição ativa e de recuperação (estágios de autodepuração a serem discutidos a</p><p>seguir), sendo, portanto, caracterizada como o estágio da água que antecede o evento de</p><p>lançamento do despejo, ou o estágio no qual a água já percorreu as demais zonas (o fim).</p><p>Nesta zona, o efluente se mistura com a água do rio, modificando a concentração</p><p>no ponto, caracterizando a denominada concentração de mistura. A matéria orgânica</p><p>apresenta-se totalmente oxidada, ainda que o lodo de fundo do rio não esteja totalmente</p><p>estabilizado e o oxigênio dissolvido apresenta-se em concentração próxima à de</p><p>saturação. (VON SPERLING, 2014).</p><p>2.1.2 ZONA DE DEGRADAÇÃO</p><p>Tem início logo após o lançamento das águas residuárias no corpo hídrico, tendo</p><p>alta concentração de matéria orgânica passível de decomposição, porém, ainda em</p><p>estágio complexo. O processo de decomposição do material carbonáceo realizado pelos</p><p>microrganismos decompositores pode ter início lendo, a depender da adaptação destes</p><p>seres decompositores ao tipo de despejo. Em despejos predominantemente orgânicos o</p><p>processo de decomposição logo é iniciado pelos microrganismos (VON SPERLING, 2014).</p><p>Na zona de degradação há um aumento nos teores de gás carbônico, sendo</p><p>este um dos subprodutos do processo respiratório microbiano, e altos teores de</p><p>compostos nitrogenados. Pode haver, também, um aumento das concentrações de CO2</p><p>e a consequente diminuição do pH da água, tornando-a mais ácida. Além disso, a água</p><p>apresenta-se turva, em decorrência da quantidade de sólidos presentes no esgoto (VON</p><p>SPERLING, 2014).</p><p>Com relação à comunidade aquática, há uma ligeira diminuição do número de</p><p>espécies, embora haja também um elevado número de indivíduos de cada espécie, o</p><p>que caracteriza um ecossistema perturbado (VON SPERLING, 2014).</p><p>56</p><p>2.1.3 ZONA DE DECOMPOSIÇÃO ATIVA</p><p>Após a fase inicial de perturbação, na zona de decomposição ativa, os</p><p>microrganismos decompositores começam a predominar no ambiente e desempenhar</p><p>sua função de decomposição da matéria orgânica de forma ativa. É o estágio no qual o</p><p>ecossistema começa a se organizar (VON SPERLING, 2014).</p><p>Nesta zona, a água apresenta coloração acentuada e há depósitos de lodo</p><p>escuro no fundo do rio. O oxigênio dissolvido apresenta-se em sua menor concentração,</p><p>podendo ocorrer a formação de regiões anaeróbias em toda a massa líquida, causando</p><p>maus odores (VON SPERLING, 2014). O número de bactérias decompositoras começa</p><p>a reduzir em número devido à menor disponibilidade de alimento que, em sua maioria,</p><p>encontra-se estabilizado (VON SPERLING, 2014).</p><p>Em relação à comunidade</p><p>aquática, a quantidade de organismos entéricos,</p><p>patogênicos ou não, também reduz rapidamente, devido à não adaptação destes às</p><p>novas condições ambientais adversas à sua sobrevivência. Ocorre, ainda, o aumento</p><p>no número de protozoários e a proliferação de macroorganismos, ainda que de forma</p><p>restrita (VON SPERLING, 2014).</p><p>2.1.4 ZONA DE RECUPERAÇÃO</p><p>Nesta zona, após a fase de intenso consumo de matéria orgânica, inicia-</p><p>se a etapa de recuperação. A água apresenta coloração mais clara e, de modo geral,</p><p>melhorada. Os depósitos de lodo sedimentados no fundo apresentam textura granulada</p><p>e não há mais a liberação de gases ou ocorrência de mau cheiro (VON SPERLING, 2014).</p><p>A concentração de oxigênio dissolvido na água começa a se reestabelecer,</p><p>elevando-se a níveis próximos à zona de águas limpas. Isso ocorre devido ao processo</p><p>de reaeração. Além disso, a matéria orgânica, intensamente consumida nas zonas</p><p>anteriores, é transformada em compostos inertes e encontra-se já estabilizada (VON</p><p>SPERLING, 2014).</p><p>Com a maior disponibilidade de oxigênio dissolvido na zona de recuperação,</p><p>a partir de reações químicas, a amônia é convertida em nitrito e estes a nitrato. Além</p><p>destes, os compostos de fósforos são transformados em fosfatos, caracterizando</p><p>uma fertilização do meio pela produção de sais minerais (nitratos e fosfatos) (VON</p><p>SPERLING, 2014).</p><p>57</p><p>2.3 BALANÇO DE OXIGÊNIO</p><p>O oxigênio dissolvido (OD) é um dos maiores indicadores de equilíbrio do</p><p>ecossistema aquático, sendo um dos mais importantes parâmetros de avaliação da</p><p>qualidade das águas. A condição de saturação de oxigênio, quando os seus níveis são</p><p>máximos no líquido, é a base para quantificar, em termos reais, a concentração deste</p><p>parâmetro no corpo d´água. Quando há o déficit de oxigênio, indica que há um desequilíbrio</p><p>causado por agentes poluentes (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O OD, portanto, tem sido utilizado para determinação do grau de poluição e</p><p>de autodepuração em corpos d’água, sendo de simples aferição e o seu teor pode ser</p><p>expresso em concentrações, quantificáveis e passíveis de modelagem matemática</p><p>(VON SPERLING, 2014).</p><p>No processo de autodepuração, existe um balanço entre as fontes de produção</p><p>e consumo de oxigênio, ou seja, a inserção e retirada deste do corpo hídrico. Quando</p><p>a taxa de consumo é superior à taxa de produção, a concentração de oxigênio tende a</p><p>decrescer. O inverso ocorre quando a taxa de consumo é inferior à taxa de produção.</p><p>Os principais fenômenos integrantes do balanço de OD estão elencados na Tabela 12.</p><p>Tabela 12 – Fenômenos integrantes do balanço de oxigênio dissolvido</p><p>Fonte: Von Sperling (2014, p. 141)</p><p>Para estudos de balanço de oxigênio, os seguintes pontos devem ser</p><p>considerados (JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>• Os consumos de oxigênio – gerados pela decomposição biológica da</p><p>matéria orgânica carbonácea e nitrogenada, pela decomposição dos</p><p>sedimentos de fundo, pela respiração de plantas e animais e pela demanda</p><p>imediata de oxigênio.</p><p>• As fontes de oxigênio – o oxigênio dissolvido proveniente de rios afluentes,</p><p>de descargas de barragens e reservatórios, da fotossíntese e da reaeração</p><p>natural ou forçada.</p><p>58</p><p>Em que:</p><p>C: Concentração de OD (mg/L).</p><p>t: Tempo em qualquer ponto (segundos).</p><p>v: Velocidade do escoamento na direção x (m/s).</p><p>E: Coeficiente de dispersão (m²/s).</p><p>x: distância (metros).</p><p>S: Consumo de fontes de oxigênio (mg/L.s).</p><p>Essa equação admite que a concentração do oxigênio é uniforme ao longo de</p><p>uma seção transversal e que essa seção é constante ao longo da distância. O primeiro</p><p>termo representa a influência da dispersão; o segundo termo, a do transporte advectivo;</p><p>e o último termo, a influência das reações aos consumos e aportes de oxigênio (JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017).</p><p>A equação que expressa o consumo do oxigênio nos rios é:</p><p>Nos rios, a dispersão é turbulenta, no qual a mistura longitudinal é, em geral,</p><p>desprezível.</p><p>A concentração ou saturação de OD no corpo hídrico tem relação direta com</p><p>a vida aquática. Quanto maior a temperatura, menor a concentração de oxigênio</p><p>dissolvido disponível no corpo d’água. A altitude e a salinidade também têm relação</p><p>inversamente proporcional com a disponibilidade de OD, sendo quanto maior a</p><p>altitude, menor a concentração de saturação. Mas quanto maior a salinidade, menor</p><p>a concentração de saturação de OD (JORDÃO; PESSÔA, 2017). A Tabela 13 relacionará</p><p>as condições da vida aquática à porcentagem de saturação de OD e, também, à</p><p>concentração de DBO presente.</p><p>A equação geral que representa o balanço de oxigênio em um rio pode ser</p><p>expressa por (JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>59</p><p>Tabela 13 – Vida aquática</p><p>Fonte: Adaptada de Jordão e Pessôa (2017)</p><p>A medição de oxigênio em qualquer ponto do corpo hídrico indicará a condição</p><p>deste em relação a eventuais lançamentos de despejos com cargas poluidoras pontuais</p><p>ou difusas (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>2.4 CONSUMO DE OXIGÊNIO (DESOXIGENAÇÃO)</p><p>O processo de decomposição biológica da matéria orgânica se dá inicialmente</p><p>na presença de oxigênio, ocasionando a desoxigenação do meio líquido. A reação bio-</p><p>química de desoxigenação ocorre em duas fases. A primeira é a fase de síntese, quando</p><p>os micro-organismos consomem a matéria orgânica para satisfazer as necessidades de</p><p>crescimento e energia, gerando um aumento da população de organismos e o corres-</p><p>pondente consumo de oxigênio. Após o esgotamento da matéria orgânica, os organis-</p><p>mos passam a consumir oxigênio para satisfazer a necessidade da chamada respiração</p><p>endógena, gerando uma auto-oxidação da matéria celular e a consequente diminuição</p><p>do número de organismos (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O despejo de esgoto e, consequentemente, o aporte de matéria orgânica nos</p><p>corpos hídricos causam, indiretamente, o consumo de oxigênio dissolvido. Isso se dá em</p><p>função dos processos biológicos de estabilização dos compostos da matéria orgânica</p><p>(JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Para o melhor desenvolvimento de peixes, os rios demandam, de maneira geral,</p><p>cerca de pelo menos 50% de concentração de saturação de OD, o que significa manter</p><p>uma concentração mínima de OD em torno de 4 mg/l (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Nesse contexto, a qualidade de um rio é expressa, principalmente, em função da</p><p>quantidade de oxigênio dissolvido no meio líquido e por sua capacidade de decomposição</p><p>da matéria orgânica, por meio de processos naturais, físicos e bioquímicos. Portanto, a</p><p>60</p><p>degradação da matéria orgânica é um processo biológico que faz parte do mecanismo</p><p>de autodepuração, havendo nele o balanço entre fontes de consumo e fontes de</p><p>produção de oxigênio (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A desoxigenação do meio líquido ao longo do tempo devido à metabolização</p><p>bioquímica da matéria orgânica pode ser expressa pelo decaimento da Demanda</p><p>Bioquímica de Oxigênio (DBO). O processo de decaimento da DBO carbonácea pode</p><p>ser representado por uma reação cinética de primeira ordem (VON SPERLING, 2014;</p><p>METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017). No presente texto, os valores dos</p><p>coeficientes são representados em base 10.</p><p>dL = -K1.L</p><p>dt</p><p>L= La (10-k₁t)</p><p>y= La (1 - 10-k</p><p>1</p><p>t)</p><p>Em que:</p><p>L: concentração de DBO remanescente em um tempo t (mg/L) (também</p><p>denominada demanda última).</p><p>La: a DBO total de 1º estágio (mg/L).</p><p>t : tempo (dias).</p><p>K1: constante de desoxigenação em um rio (d-1).</p><p>y: a DBO exercida no tempo t (mg/L).</p><p>A equação acima não considera o efeito dos bancos de lodo e dos sólidos que</p><p>se depositam no fundo do rio, que também consomem a DBO (demanda bentônica),</p><p>mas leva em consideração um rio relativamente profundo, grande, e sem depósitos</p><p>abundantes de lodo (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Exemplo:</p><p>A partir de amostras de água de um rio a jusante de um ponto de lançamento</p><p>de esgotos, a interpretação das análises de laboratório obteve os seguintes valores: (a)</p><p>coeficiente de desoxigenação: K1= 0,25 d-1; (b) DBO total de 1º estágio: La = 120 mg/L.</p><p>Calcular a DBO exercida a 2, 5 e 20 dias (L).</p><p>Solução:</p><p>Utilizando-se: y=</p><p>La (1 - 10-k</p><p>1</p><p>t)</p><p>• Para 2 dias:</p><p>y2= 120 (1 - 10-0,25x2) = 83 mg/L</p><p>61</p><p>• Para 5 dias:</p><p>y5= 120 (1 - 10-0,25x5) = 113 mg/L</p><p>• Para 20 dias:</p><p>y20= 120 (1 - 10-0,25x20) = 119 mg/L</p><p>Observa-se que, a 20 dias, a DBO já está praticamente toda exercida, pois a La</p><p>está muito próxima a L.</p><p>Os coeficientes K1 e Kd representam a taxa de decomposição da matéria orgânica</p><p>carbonácea, sendo o primeiro determinado em laboratório e, o segundo, determinado a</p><p>partir de observações em campo. Geralmente os coeficientes de decomposição obtidos</p><p>em laboratório são menores que os obtidos nos rios. Isso porque, no corpo d’água, para</p><p>cálculo de DBO é acionada também a decomposição pela biomassa no lodo de fundo</p><p>(do rio), enquanto a oxidação da DBO em frascos de ensaio é realizada apenas pela</p><p>biomassa presente na massa líquida (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>O coeficiente K1 muda de acordo com as características do despejo e,</p><p>consequentemente, da matéria orgânica carbonácea, além da temperatura e presença</p><p>de substâncias inibidoras. Efluentes tratados possuem taxa de degradação mais lenta,</p><p>o que se deve à maior parte da matéria orgânica decomponível já ter sido removida,</p><p>restando apenas a parcela de estabilização mais lenta (VON SPERLING, 2014; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017). A Tabela 14 mostrará os valores médios de K1 (a 20 ºC).</p><p>Tabela 14 – Valores típicos de K1</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>Por exemplo, considerando duas amostras distintas de água do rio que</p><p>apresentem o mesmo valor da DBO5</p><p>20, pode-se levar à conclusão de que o impacto em</p><p>termos de consumo de oxigênio é o mesmo nas duas situações. No entanto, uma vez</p><p>determinada a progressão da DBO no período de vários dias, observa-se que os valores</p><p>variam em todos os dias, exceto no quinto dia. Isso porque, nas duas amostras, os</p><p>62</p><p>coeficientes de oxigenação são diferentes. Isso ressalta que a interpretação dos dados</p><p>da DBO deve estar sempre atrelada ao conceito de coeficiente de desoxigenação e à</p><p>taxa de oxidação da matéria orgânica (VON SPERLING, 2014).</p><p>A reação bioquímica de decomposição da matéria orgânica ocorre em duas</p><p>fases: (i) fase de síntese, na qual os microorganismos consomem a matéria orgânica</p><p>para satisfazer suas necessidades de crescimento e energia, o que resulta no aumento</p><p>da população de organismos e, consequentemente, no aumento no consumo de</p><p>oxigênio; (ii) após o consumo total da matéria orgânica, os organismos passam a</p><p>consumir oxigênio para atender à necessidade da chamada respiração endógena, o que</p><p>resulta na auto-oxidação da matéria celular e, consequentemente, na diminuição no</p><p>número de organismos (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Essas fases ocorrem em velocidades distintas, sendo a velocidade de reação</p><p>da fase de síntese muito maior que a velocidade de reação do metabolismo endógeno</p><p>(VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Diversos fatores, conhecidamente, influenciam na taxa de remoção do material</p><p>carbonáceo da coluna d’água. Dentre eles, os principais são a temperatura da água, a</p><p>natureza do material carbonáceo, os fatores hidráulicos e a geometria do curso d’água</p><p>(VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>2.5 FONTES DE OXIGÊNIO (REAERAÇÃO)</p><p>O oxigênio usado pelas bactérias é recomposto por meio da reaeração, ou seja,</p><p>da absorção do ar pela água durante o escoamento do rio, o que possibilita a continuação</p><p>do processo de decomposição aeróbia (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Esse fenômeno é principalmente de natureza física e aumenta à medida que</p><p>a turbulência do rio aumenta, o que significa que se dá em função da geometria dele,</p><p>como o grau de mistura, passagem por cascatas e formação de corredeiras (JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017).</p><p>Pode-se determinar a taxa de reoxigenação da água por meio do chamado</p><p>coeficiente K2, em função da temperatura da água, da área de interface ar-água e da</p><p>renovação dessa interface pelos movimentos do conjunto ar-água (VON SPERLING, 2014;</p><p>JORDÃO; PESSÔA, 2017). Algumas faixas típicas da taxa ou coeficiente de reoxigenação</p><p>nas bases e e 10 serão indicadas na Tabela 15.</p><p>63</p><p>Tabela 15 – Faixas típicas do coeficiente de reaeração K2</p><p>Fonte: Adaptada de Jordão e Pessôa (2017)</p><p>Observa-se que lagos e rios pequenos com baixa velocidade apresentam um</p><p>coeficiente de reaeração mais baixo se comparado a grandes lagos e rios com grande</p><p>vazão e trechos em corredeiras, sendo, portanto, comum que esse coeficiente varia</p><p>no mesmo rio de acordo com as características do trecho objeto de estudo (JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017). Corpos d’água mais rasos e mais velozes tendem a apresentar um maior</p><p>coeficiente de reaeração, devido, respectivamente, à maior facilidade de mistura ao</p><p>longo da profundidade e à ocorrência de maiores turbulências nas superfícies (VON</p><p>SPERLING, 2014).</p><p>Uma vez expresso em função da velocidade e da profundidade do corpo d’água,</p><p>o coeficiente de reaeração K2 tem sido expresso pela relação (JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>Em que:</p><p>V: velocidade média do escoamento (m/s).</p><p>H: Profundidade média (m).</p><p>c: coeficiente adimensional relacionado (por diversos estudiosos) à presença de</p><p>matéria orgânica tenso-ativa de influência sobre K2.</p><p>n, m: coeficiente adimensional relacionado (por diversos estudiosos) a condições</p><p>típicas do rio.</p><p>Vários estudos atribuíram valores para esses coeficientes considerando as</p><p>características do curso d’água no qual serão aplicados. Os estudos mais aplicados têm</p><p>sido os de O’Connor, para rios com velocidade entre 0,05 e 0,80 m/s, e de Churchill, para</p><p>velocidade entre 0,80 e 1,50 m/s. Nesses dois casos, são aplicados para as profundidades</p><p>de 0,60 e 4,00 m. Em rios rasos de profundidade inferior a 0,60 m, recomenda-se o uso</p><p>da fórmula de Owens (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>64</p><p>As constantes usadas na relação que expressa K2 serão mostradas na Tabela 16.</p><p>Tabela 16 – Constantes de K2</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014) e Jordão e Pessôa (2017)</p><p>Exemplo:</p><p>Em um trecho do Rio Araguari, em Serra do Navio, AP, tem-se dados de</p><p>velocidade v= 0,48 m/s, profundidade média de 4 m, medida em uma campanha de</p><p>campo, e a respectiva vazão de Q=190 m³/s, como mostrado abaixo. Pede-se para</p><p>calcular o coeficiente de reaeração nesse trecho do rio. Para isso, deve-se adotar o</p><p>coeficiente calculado segundo a fórmula de O’Connor.</p><p>Solução:</p><p>Utilizando: K2=</p><p>K2= = 0,32 d-1</p><p>Para essa campanha, resulta em K2= 0,32 d-1.</p><p>A definição dos conceitos das taxas de desoxigenação e reoxigenação são</p><p>mais bem aplicadas a partir da aplicação delas, por meio de estudos de caso.</p><p>Para um maior aprofundamento no assunto e entendimento das variáveis</p><p>ambientais relacionadas aos cálculos dos coeficientes de desoxigenação e</p><p>reaeração e dinâmica da autodepuração, é recomendada a leitura do artigo:</p><p>http://www.conhecer.org.br/enciclop/2011a/ambientais/reoxigenacao.pdf</p><p>DICA</p><p>2.6 CURVA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO</p><p>A decomposição aeróbia da matéria orgânica ocorre enquanto o Oxigênio</p><p>Dissolvido (OD) presente na água não for totalmente utilizado. No entanto, se a carga</p><p>orgânica for muito elevada, o oxigênio poderá ser utilizado em uma velocidade maior</p><p>65</p><p>que aquela em que pode ser recomposto. Se essas condições perdurarem por muito</p><p>tempo, a concentração de OD poderá se esgotar e, a partir de então, passar a ocorrer o</p><p>fenômeno de decomposição anaeróbia, que é quando bactérias realizam a decomposição</p><p>da matéria orgânica sem a presença de oxigênio. Essa decomposição anaeróbia causa</p><p>condições desagradáveis no meio, como a ocorrência de massas flutuantes de lodo,</p><p>produção de gases com mau cheiro (gás sulfídrico), comprometimento da vida aquática,</p><p>dentre outros problemas (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Von Sperling (2014) e Jordão e Pessôa (2017) definiram o conceito e o objetivo</p><p>da depleção do oxigênio como:</p><p>Depleção do oxigênio é o nome dado ao decréscimo do oxigênio</p><p>dissolvido na massa líquida. Em termos de engenharia ambiental,</p><p>têm-se interesse na análise da depleção ocorrente ao longo do</p><p>curso d’água, representando-se graficamente este fenômeno</p><p>por</p><p>uma curva do perfil OD. Neste gráfico, o eixo vertical representa</p><p>a concentração de OD e o eixo horizontal, a distância ou o tempo</p><p>de percurso ao longo do qual são processadas as transformações</p><p>de ordem bioquímica (JORDÃO, PESSOA, 2017, p. 75). A partir da</p><p>análise do gráfico é possível se obter as seguintes informações (VON</p><p>SPERLING, 2014, p. 148):</p><p>•Identificação das consequências da poluição;</p><p>•Relação da poluição com as zonas de autodepuração;</p><p>•Importância relativa ao consumo e produção de oxigênio;</p><p>•Ponto crítico de menor concentração de oxigênio dissolvido;</p><p>•Comparação entre a concentração crítica de oxigênio no corpo</p><p>d’água e a concentração mínima estabelecida por Lei;</p><p>•Local onde o curso d’água volta a atingir as condições desejadas.</p><p>Quando o impacto do lançamento de esgotos no corpo hídrico por uma</p><p>comunidade é estudado, interessa, então, conhecer as condições de autodepuração</p><p>deste manancial, ou seja, como se dará a curva de depleção de oxigênio a partir do</p><p>lançamento desse despejo, a partir de que ponto do rio se dará a recuperação do OD,</p><p>após quanto tempo e em que nível decrescerá o nível de OD.</p><p>66</p><p>REUSO DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS: UMA BREVE REVISÃO DE LITERATURA</p><p>Bárbara Ribeiro de Souza</p><p>Clecia Simone G. R. Pacheco</p><p>Reinaldo Pacheco dos Santos</p><p>Durante muitos anos, a água foi considerada um recurso inesgotável e, somente</p><p>nas últimas décadas, tomou-se consciência da situação de escassez e da necessidade</p><p>de racionalizar seu uso, procurar formas de reuso e recuperação da sua qualidade (CUBA</p><p>et al., 2015).</p><p>De acordo com Barros et al. (2012), o Brasil possui uma das maiores reservas</p><p>de água do planeta, entretanto, nem todos os brasileiros têm acesso à quantidade e</p><p>qualidade de água necessária para satisfazer as suas necessidades básicas. Por conta</p><p>do uso indiscriminado e da má gestão desses recursos, tem-se o esgotamento de</p><p>muitos mananciais, colocando em risco a saúde e a economia das comunidades.</p><p>A Resolução Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH) nº 54/2005 define</p><p>águas residuárias como sendo os esgotos, a água descartada e os efluentes líquidos de</p><p>edificações, indústrias, agroindústrias e agropecuária, tratados ou não. Desse modo, as</p><p>águas residuárias são todas as águas descartadas que derivam de diversos processos</p><p>e com grau de impureza variado. Geralmente, transporta grande carga de materiais</p><p>poluentes que, se não forem tratados adequadamente, podem prejudicar a qualidade</p><p>das águas dos rios, comprometendo a biota e a potencialidade de utilização das águas</p><p>superficiais e subterrâneas (BRASIL, 2005).</p><p>Já a definição de reuso da água pode ser compreendido, segundo a Resolução</p><p>CNRH nº 54/2005, como a utilização de água residuária. Nesse processo, pode haver ou</p><p>não um tratamento da água, a depender da finalidade para a qual será reutilizada. Assim, o</p><p>reuso da água pode ser apresentado como uma promissora solução, sugerindo a utilização</p><p>de águas de qualidade inferior para usos que as tolerem (MANCUSO; SANTOS, 2003).</p><p>Nessa premissa, o reuso da água tem proporcionado benefícios positivos</p><p>involuntariamente, tanto no aspecto do aumento do abastecimento de água ou no</p><p>gerenciamento de nutrientes do efluente tratado. Tais benefícios são também os</p><p>principais impulsionadores para a implementação de programas de reuso. Dentre os</p><p>benefícios é possível incluir a melhora da produção agrícola; a redução no consumo</p><p>LEITURA</p><p>COMPLEMENTAR</p><p>67</p><p>de energia associada à produção, tratamento e distribuição de água; e os benefícios</p><p>ambientais significativos, tais como, o arrefecimento da carga de nutrientes nos corpos</p><p>receptores por conta do uso das águas residuárias tratadas (USEPA, 2012).</p><p>Dentre as vantagens do uso de esgoto na irrigação, é possível destacar: maiores</p><p>rendimentos dos cultivos, produção durante todo ano, ampliação da variedade de</p><p>culturas que podem ser irrigadas, particularmente (mas não limitado) em zonas áridas</p><p>e semiáridas, redução dos custos com fertilizantes, desenvolvimento das propriedades</p><p>do solo (fertilidade do solo e textura) e possibilidade de recarregar aquíferos por meio do</p><p>processo de infiltração (JIMÉNEZ, 2006).</p><p>Atividades como a agricultura e a indústria, aliada à expansão urbana, têm</p><p>levado à degradação dos recursos naturais. Segundo a OMS (2013), a agricultura é</p><p>responsável por cerca de 70% do consumo global de água. Dessa forma, a utilização</p><p>do esgoto tratado pode representar uma fonte de água e nutrientes disponível para a</p><p>aplicação na agricultura, até durante os períodos de estiagem (SHAER-BARBOSA et al.,</p><p>2014), tornando-se uma importante ferramenta na gestão da água.</p><p>Tipos de reusos</p><p>De acordo com a CETESB (2012), às formas de usos de águas residuárias podem</p><p>ocorrer de forma direta ou indireta, decorrentes de ações planejadas ou não, podendo</p><p>ser classificadas como:</p><p>I. Reuso indireto não planejado da água – acontece quando a água utilizada é</p><p>descarregada no meio ambiente e novamente aproveitada, em sua forma diluída, de</p><p>maneira não intencional e não controlada.</p><p>II. Reuso indireto planejado da água – processo que descarrega os efluentes de</p><p>forma planejada nos corpos de águas superficiais ou subterrâneas, que, por sua vez, são</p><p>utilizadas de maneira controlada, no atendimento de alguma necessidade.</p><p>III. Reuso direto planejado das águas – é aqueles cujos efluentes, depois de</p><p>tratados, são encaminhados diretamente de seu ponto de descarga até o local do reuso.</p><p>Esse método já está sendo praticado por algumas indústrias e em irrigações.</p><p>IV. Reciclagem de água – reuso interno da água, antes de sua descarga em</p><p>um sistema geral de tratamento ou outro local de disposição. Funciona como uma</p><p>fonte suplementar de abastecimento do uso original. A reciclagem da água é um caso</p><p>particular do reuso direto planejado.</p><p>O reuso do esgoto na agricultura é uma técnica atrativa que está enquadrada</p><p>como reuso direto planejado das águas. Esse efluente possui nutrientes importantes</p><p>para o desenvolvimento das plantas, como o nitrogênio, fósforo, potássio, dentre</p><p>outros. Por tais razões, Filho (2013) destaca que a utilização de esgoto na irrigação pode</p><p>possibilitar a redução significativa dos gastos com fertilizantes, a utilização de água de</p><p>qualidade superior para outros fins e diminuir a quantidade de efluentes despejados nos</p><p>68</p><p>corpos d’água. Contudo, essa técnica requer acompanhamento do balanço de cátions</p><p>no solo, como o sódio que, em geral, possui concentrações elevadas na água residuária,</p><p>o que reduz a solubilidade de muitos nutrientes (SANDRI et al., 2009).</p><p>Em países como Israel, a prática do reuso encontra-se difundida e regulamentada,</p><p>sendo que as águas residuais já desempenham um papel dominante na agricultura</p><p>(HARUVY, 2007), sendo realizada quase sempre fora das cidades. Porém, a maioria dos</p><p>israelenses têm consciência do processo de escassez hídrica, visto que essa problemática</p><p>é bastante divulgada na Agenda Nacional de Israel (FRIEDLER et al., 2006).</p><p>Em Pequim, o esgoto tratado utilizado na irrigação agrícola substitui e diminui o</p><p>uso de águas subterrâneas da cidade, sendo que, em 2010, 3 x 108 m³ do esgoto tratado</p><p>foi usado para fins agrícolas no sudeste da cidade, em 400 km2 de terras cultivadas.</p><p>Devido a políticas nacionais de incentivo em recuperação de águas residuárias, Pequim</p><p>alcançou desenvolvimento nesta área, sendo que 59,3% de águas residuárias tratadas</p><p>são recuperadas e 19,3% da água doce foram substituídas em 2010 (CHANG; MAN, 2012</p><p>apud FILHO, 2013).</p><p>No Brasil, a prática de reuso de esgoto na agricultura ainda é pouco difundida.</p><p>No entanto, encontrou-se na literatura alguns trabalhos que obtiveram resultados</p><p>positivos, a exemplo de Filho (2013), que avaliando a viabilidade do uso de esgoto</p><p>doméstico tratado a partir de reator Upflow Anaerobic Sludge Blanket (UASB) no cultivo</p><p>da melancia na cidade de Petrolândia-PE, obteve frutos maiores e maior produtividade</p><p>em relação à irrigação sem a presença de esgoto.</p><p>Silva (2011), estudando a viabilidade do uso de esgoto doméstico</p><p>16</p><p>6 PARÂMETROS BIOLÓGICOS .............................................................................................18</p><p>6.1 OD, DBO e DQO .................................................................................................................................... 18</p><p>6.2 PATÓGENOS .........................................................................................................................................22</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1 ........................................................................................................ 25</p><p>AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 26</p><p>TÓPICO 2 - CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS ............................................................... 29</p><p>1 INTRODUÇÃO .................................................................................................................... 29</p><p>2 CONCEITO ........................................................................................................................ 30</p><p>3 VAZÃO DO ESGOTO .......................................................................................................... 30</p><p>4 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DO ESGOTO ..................................................................... 36</p><p>4.1 MATÉRIA SÓLIDA .................................................................................................................................36</p><p>4.2 TEMPERATURA ....................................................................................................................................39</p><p>4.3 ODOR .................................................................................................................................................... 40</p><p>4.4 COR E TURBIDEZ ............................................................................................................................... 41</p><p>5 CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS DO ESGOTO .................................................................. 41</p><p>5.1 MATÉRIA ORGÂNICA ...........................................................................................................................42</p><p>5.2 MATÉRIA INORGÂNICA ......................................................................................................................43</p><p>6 CARACTERÍSTICAS BIOLÓGICAS DO ESGOTO ............................................................. 44</p><p>6.1 MICRORGANISMOS DAS ÁGUAS RESIDUÁRIAS ...........................................................................44</p><p>RESUMO DO TÓPICO 2 ........................................................................................................ 48</p><p>AUTOATIVIDADE ................................................................................................................. 49</p><p>TÓPICO 3 - AUTODEPURAÇÃO DOS CORPOS HÍDRICOS .................................................. 51</p><p>1 INTRODUÇÃO ..................................................................................................................... 51</p><p>2 CONCEITO ......................................................................................................................... 51</p><p>2.1 ZONAS DE AUTODEPURAÇÃO .........................................................................................................53</p><p>2.1.1 ZONA DE ÁGUAS LIMPAS .........................................................................................................55</p><p>2.1.2 ZONA DE DEGRADAÇÃO ..........................................................................................................55</p><p>2.1.3 ZONA DE DECOMPOSIÇÃO ATIVA ..........................................................................................56</p><p>2.1.4 ZONA DE RECUPERAÇÃO ........................................................................................................56</p><p>2.3 BALANÇO DE OXIGÊNIO .................................................................................................................... 57</p><p>2.4 CONSUMO DE OXIGÊNIO (DESOXIGENAÇÃO) ..............................................................................59</p><p>2.5 FONTES DE OXIGÊNIO (REAERAÇÃO) ............................................................................................62</p><p>2.6 CURVA DE DEPLEÇÃO DE OXIGÊNIO ............................................................................................64</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR ................................................................................................ 66</p><p>RESUMO DO TÓPICO 3 .........................................................................................................72</p><p>AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................73</p><p>REFERÊNCIAS ......................................................................................................................75</p><p>UNIDADE 2 — OPERAÇÕES E PROCESSOS DE TRATAMENTO ..........................................79</p><p>TÓPICO 1 — OPERAÇÕES UNITÁRIAS ................................................................................81</p><p>1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................81</p><p>2 TRATAMENTO PRELIMINAR .............................................................................................81</p><p>2.1 GRADEAMENTO ...................................................................................................................................82</p><p>2.2 CAIXA DE AREIA OU DESARENADOR ........................................................................................... 84</p><p>2.3 MEDIDORES DE VAZÃO .....................................................................................................................85</p><p>3 TRATAMENTO PRIMÁRIO................................................................................................. 85</p><p>4 TRATAMENTO SECUNDÁRIO ............................................................................................87</p><p>4.1 LODO ATIVADO .................................................................................................................................... 88</p><p>4.2 LAGOAS DE ATIVAÇÃO ......................................................................................................................90</p><p>4.3 REATOR ANAERÓBICO DE MANTA DE LODO ...............................................................................92</p><p>5 REMOÇÃO DE NUTRIENTES ............................................................................................ 93</p><p>6 REMOÇÃO DE PATÓGENOS ............................................................................................. 94</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1 .........................................................................................................96</p><p>AUTOATIVIDADE ..................................................................................................................97</p><p>TÓPICO 2 - FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO BIOLÓGICO ..............................................99</p><p>1 INTRODUÇÃO .....................................................................................................................99</p><p>2 OBJETIVOS DO TRATAMENTO BIOLÓGICO ..................................................................100</p><p>3 A FUNÇÃO DOS MICRORGANISMOS ............................................................................ 104</p><p>3.1 COMPOSIÇÃO DO LODO ATIVADO ................................................................................................105</p><p>3.2 METABOLISMO DA BACTÉRIA........................................................................................................ 107</p><p>3.2.1 Ingestão ......................................................................................................................................110</p><p>3.2.2 Crescimento e divisão ............................................................................................................110</p><p>3.2.3 Respiração.................................................................................................................................112</p><p>tratado na</p><p>irrigação de mudas de eucalipto, detectou que, em relação à planta, o crescimento das</p><p>mudas foi maior no T2 e T3, que consistiam no reuso do efluente com percentual de</p><p>irrigação de 80 e 60%, revelando que a planta reagiu bem a essa faixa de irrigação. Os</p><p>piores resultados foram os dos tratamentos com 100% e 40% de irrigação, o que já era</p><p>esperado, uma vez que esses percentuais de irrigação representaram o excesso e a</p><p>escassez, promovendo, dessa forma, desequilíbrio para a planta.</p><p>Dessa forma, o aproveitamento de efluentes no solo é uma maneira eficaz de</p><p>controle da poluição e uma alternativa viável para aumentar a disponibilidade hídrica em</p><p>regiões áridas e semiáridas. Os maiores benefícios dessa forma de reuso estão associados</p><p>aos aspectos econômicos, ambientais e de saúde pública (HESPANHOL, 2002).</p><p>Aspectos legais do reuso</p><p>Em relação aos critérios para a utilização na irrigação de águas residuárias</p><p>oriundas de esgotos, na maioria das vezes estão relacionados ao risco de contaminação</p><p>dos trabalhadores, aos danos que podem causar ao solo, aos cultivos ou na tubulação</p><p>da irrigação. No Brasil, não existe uma legislação específica que estabeleça restrições</p><p>ao uso de esgoto na irrigação.</p><p>69</p><p>O CNRH lançou, no ano de 2005, a Resolução n° 54, que estabelece modalidades,</p><p>diretrizes e critérios gerais para a prática de reuso direto não potável de água. Em 2010,</p><p>o CNRH lançou a Resolução n° 121, que estabelece diretrizes e critérios para a prática</p><p>de reuso direto não potável de água na modalidade agrícola e florestal, definida na</p><p>Resolução n° 54 (BRASIL, 2011).</p><p>Dessa forma, a caracterização e o monitoramento da qualidade da água de reuso</p><p>devem ser acompanhados no que se refere à Resolução nº 430, de 13 de maio de 2011,</p><p>do Conselho Nacional do Meio Ambiente (CONAMA) (BRASIL, 2011), que dispõe sobre</p><p>as condições e padrões de lançamento de efluentes em corpos d’água como também</p><p>altera e complementa a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do CONAMA (BRASIL,</p><p>2005), que dispõe sobre a classificação dos corpos d’água e sobre diretrizes ambientais</p><p>para o seu enquadramento. Essas resoluções definem padrões associados às várias</p><p>classes de água. O art. 29 da Resolução nº 357 do CONAMA (BRASIL, 2005) determina</p><p>que a disposição de efluentes no solo, ainda que tratados, não poderá causar poluição</p><p>ou contaminação das águas.</p><p>Com relação ao reuso urbanos, em junho de 2017, o governo do estado de São</p><p>Paulo publicou a Resolução conjunta SES/SMA/SSRH nº 01, que disciplina o reuso</p><p>direto não potável de água, para fins urbanos, proveniente de estações de tratamento</p><p>de esgoto sanitário. Os critérios de qualidade da água de reuso propostos na minuta</p><p>de resolução foram baseados nos critérios adotados por órgãos internacionais como a</p><p>Organização Mundial de Saúde (OMS), a USEPA e as normas legais vigentes no Brasil.</p><p>Essa resolução divide as águas de reuso em duas classes:</p><p>I. Classe A: águas destinadas a irrigação paisagística.</p><p>II. Classe B: águas destinadas à lavagem de logradouros, espaços públicos,</p><p>construção civil e desobstrução de galerias de água pluvial, rede de esgotos e</p><p>lavagem de veículos.</p><p>Entretanto, no Brasil, são escassos os estudos que evidenciem quais as taxas</p><p>seguras de aplicação para cada cultura e quais os reais danos que cada contaminante</p><p>pode ocasionar ao sistema, ao solo ou à planta. Utiliza-se muito os critérios adotados</p><p>pela United State Environment Protection Agency (USEPA) e pela Organização Mundial</p><p>da Saúde (OMS) que estabelece diretrizes para o uso de águas residuárias na agricultura,</p><p>de acordo com a qualidade microbiológica (nematóides e coliformes fecais).</p><p>A Agência Americana de Proteção Ambiental (United States Environmental</p><p>Protection Agency – USEPA) subdivide os usos agrícolas e urbanos em restrito e</p><p>irrestrito, que são caracterizados pelo grau de restrição de acesso ao público a áreas,</p><p>técnicas de aplicação dos esgotos ou de plantas irrigadas (controle da exposição</p><p>humana) e, consequentemente, as exigências de tratamento e o padrão de qualidade</p><p>de efluentes (USEPA, 2012).</p><p>70</p><p>O Programa de Pesquisa em Saneamento Básico (PROSAB) propõe diretrizes</p><p>para reuso urbano de esgotos sanitários. A modalidade é dividida em três categorias</p><p>(restrito, irrestrito e predial), de acordo com o grau de exposição humana e as diretrizes</p><p>são baseadas nas recomendações da Organização Mundial de Saúde (OMS) e estudos</p><p>de avaliação de risco.</p><p>Reuso do esgoto tratado</p><p>De acordo com PROSAB (2006), a finalidade do reuso do esgoto tratado é o</p><p>aperfeiçoamento e o desenvolvimento de tecnologias nas áreas de resíduos sólidos,</p><p>abastecimento de água e águas residuárias, de forma que esses processos tenham</p><p>baixo custo de implantação, sejam de fácil aplicabilidade, operação e manutenção,</p><p>visando à recuperação ambiental dos corpos d’água e à melhoria das condições de vida</p><p>da população, dando prioridade às menos favorecidas e as que mais necessitem de</p><p>ações nessas áreas.</p><p>A qualidade exigida pela USEPA é igual ao padrão de potabilidade da água</p><p>para consumo humano, ou seja, ausência de coliformes, turbidez 2uT e cloro residual</p><p>de 1 mg/L. Assim, alcançar esses padrões só é possível com processos de tratamento</p><p>rigorosos (USEPA, 2004). Mas tem maior tolerância para a irrigação restrita, em culturas</p><p>alimentícias processadas e culturas não alimentícias, com 200 CTer 100mL-1 para</p><p>padrão bacteriológico (USEPA, 2004).</p><p>As normas, os critérios e os padrões técnicos de qualidade estabelecem para uso</p><p>do esgoto tratado em ambiente urbano deve ter aspecto agradável e odor não objetável,</p><p>igual à água potável no que se refere à cor, odor e turbidez (BRASIL, 2004). O reuso</p><p>planejado de águas residuárias domésticas na agricultura vem sendo apontado como</p><p>uma medida para atenuar o problema da escassez hídrica no semiárido, sendo uma</p><p>alternativa para os agricultores localizados especificamente nas áreas circunvizinhas</p><p>das cidades (SOUSA et al., 2003).</p><p>O efluente tratado, quando utilizado como biofertilizante, possui notadamente</p><p>valorização econômica. Para uma população de 500 mil habitantes, cujo consumo de</p><p>água é 200 L.hab–1 ao dia, produz de efluentes, cerca de 85.000 m3 (85 % de esgoto</p><p>canalizado) ou 30 milhões de m3.ano–1. Desse modo, ao se aplicar uma lâmina de 500</p><p>mm ano–1 de efluente via irrigação, o total de efluentes produzidos seria suficiente para</p><p>irrigar 6.000 ha de lavoura (REBOUÇAS, 2010).</p><p>Nesse aspecto, o reuso de esgoto doméstico proveniente do tratamento tem</p><p>grande potencial de desempenhar papel importantíssimo na fruticultura irrigada do</p><p>município de Petrolina-PE, desde que sejam criados métodos de aplicação adaptados</p><p>às condições da região. Para isso, a qualidade sanitária de esgotos tratados tem que</p><p>ser estabelecida para garantir o uso seguro na irrigação. No entanto, até o momento,</p><p>não existe nenhuma legislação específica voltada para o uso de esgoto tratado na</p><p>agricultura, o que acaba limitando a utilização desse efluente.</p><p>71</p><p>Composição do esgoto</p><p>O esgoto doméstico é proveniente das residências, do comércio e das repartições</p><p>públicas e faz parte da composição do esgoto sanitário, que é formado também pelas</p><p>águas de infiltração e despejos industriais, sendo que as águas de infiltração são as que</p><p>penetram na rede coletora por meio de juntas defeituosas das tubulações, paredes de</p><p>poços de visita etc. e os despejos industriais são efluentes de indústrias que, devido</p><p>às características favoráveis, são admitidos na rede de esgoto (VON SPERLING, 2005).</p><p>De acordo com Silva (2001), esgoto é formado qualitativamente por cerca de</p><p>99,9% de água e 0,1% de impurezas físicas, químicas e biológicas. Dentre as impurezas</p><p>de natureza física, estão as partículas sólidas dissolvidas ou em suspensão no meio</p><p>líquido. Nas de natureza química, enquadram-se as substâncias orgânicas (proteínas,</p><p>gorduras, carboidratos, hidratos, fenóis) e inorgânicas (nitrogênio, fósforo, enxofre,</p><p>metais pesados, dentre outros). Já nas de natureza biológica,</p><p>situam-se as bactérias,</p><p>os vírus, as leveduras, os vermes e os protozoários.</p><p>Dessa forma, antes de ser lançado em corpos de água, é necessário que o</p><p>esgoto seja tratado de forma adequada. A busca por melhores condições ambientais tem</p><p>exigido das unidades produtoras de águas residuárias a adoção de políticas ambientais</p><p>que prevejam, dentre outros fatores, a instalação de sistemas de tratamento, sejam eles</p><p>físicos, químicos ou biológicos (LOPES et al., 2015).</p><p>Seja para a sua utilização produtiva ou para a obtenção de efluentes que</p><p>atendam aos padrões de lançamento do corpo receptor, o adequado tratamento de</p><p>esgoto representa solução para parte dos problemas de poluição e escassez hídrica</p><p>(VON SPERLING, 2005).</p><p>O tratamento biológico de águas residuárias vem sendo bastante utilizado e</p><p>consiste na remoção de nutrientes, sólidos em suspensão, material carbonáceo e</p><p>organismos patogênicos, promovendo a estabilização do esgoto para que não haja o</p><p>consumo de oxigênio presente nos corpos d’água receptores, podendo ser dividido em</p><p>duas modalidades: os tratamentos aeróbios e anaeróbios (NUVOLARI, 2003).</p><p>FONTE: https://cutt.ly/e3jDquD.</p><p>72</p><p>RESUMO DO TÓPICO 3</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• O lançamento de despejos urbanos em corpos hídricos causa aspecto desagradável</p><p>e libera gases de odor intenso, resultando na contaminação de animais e seres</p><p>humanos pelo contato e consumo dessa água.</p><p>• Os principais conceitos de autodepuração dos corpos hídricos, essenciais para</p><p>a compreensão do impacto ambiental gerado quando o esgoto não tratado ou</p><p>parcialmente tratado é lançado em condições acima da capacidade de depuração dele.</p><p>• Em detalhes, as etapas de autodepuração dos corpos hídricos, bem como as</p><p>características do rio em cada uma das etapas de depuração: zona de águas limpas,</p><p>zona de degradação, zona de decomposição ativa e zona de recuperação.</p><p>• Como ocorre e como se calcula a taxa de desoxigenação do corpo hídrico em função</p><p>da poluição por material carbonáceo (DBO remanescente) ao longo do tempo, bem</p><p>como os principais coeficientes de depleção do oxigênio.</p><p>• Como ocorre e como se calcula a taxa de reoxigenação em função das características</p><p>do corpo d’água, bem como as principais formulações para obtenção das variáveis,</p><p>baseado em importantes estudos desenvolvidos.</p><p>• Principais conceitos e objetivos relacionados ao reuso das águas residuárias para fins</p><p>não potáveis, para a sua utilização produtiva ou para a obtenção de efluentes que</p><p>atendam aos padrões de lançamento do corpo receptor.</p><p>73</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 Durante o processo de autodepuração, é possível observar quatro zonas nas quais</p><p>as concentrações de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Oxigênio Dissolvido</p><p>(OD) podem variar consideravelmente, assim como também ocorrem as variações nas</p><p>concentrações dos nutrientes nitrogênio e fósforo. Sobre as zonas de autodepuração</p><p>dos corpos d’água, assinale a alternativa INCORRETA:</p><p>a) ( ) As quatro principais zonas de autodepuração abordadas na literatura são: zona</p><p>de degradação, zona de decomposição ativa, zona de recuperação e zona de</p><p>águas limpas.</p><p>b) ( ) Na zona de águas limpas, as águas apresentam-se novamente limpas, com</p><p>aparência similar à água encontrada antes do evento de poluição.</p><p>c) ( ) Na zona de recuperação, a amônia é mantida na sua forma iônica (NH4+).</p><p>d) ( ) A zona de decomposição ativa é caracterizada pelo desempenho ativo dos</p><p>microrganismos em sua função de decomposição.</p><p>2 O oxigênio dissolvido é considerado um dos maiores indicadores de equilíbrio do</p><p>ecossistema aquático, sendo esse um dos mais importantes parâmetros de avaliação</p><p>da qualidade das águas. A curva de depleção do oxigênio é um importante recurso</p><p>para conhecimento do decréscimo desse elemento no corpo d’água a partir do qual é</p><p>possível obter importantes informações. Sobre o gráfico de depleção do oxigênio, analise</p><p>as afirmativas a seguir:</p><p>I- Identificação das consequências da poluição do corpo d’água.</p><p>II- Relação da poluição com as zonas de autodepuração.</p><p>III- Comparação entre a concentração crítica de oxigênio no corpo d’água e a concentração</p><p>mínima estabelecida por lei.</p><p>IV- Ponto crítico de menor concentração de oxigênio dissolvido</p><p>Assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) As sentenças I e IV estão corretas.</p><p>b) ( ) Somente a sentença II está correta.</p><p>c) ( ) As sentenças I e III estão corretas.</p><p>d) ( ) Todas as sentenças estão corretas.</p><p>74</p><p>3 A concentração de oxigênio dissolvido no corpo hídrico tem relação direta com a vida</p><p>aquática, sendo que quanto maior a temperatura, menor a concentração de oxigênio</p><p>dissolvido disponível. A medida de OD é, portanto, um importante indicador de qualidade</p><p>ambiental do ecossistema aquático. Com relação à saturação de oxigênio e às condições</p><p>de um rio, assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) Sob saturação de oxigênio quase nula e DBO na faixa de 120 e 150 mg/L, um rio é</p><p>considerado limpo e com condições de vida aquática.</p><p>b) ( ) Sob saturação de oxigênio de 80% e DBO de 10 mg/L, um rio é considerado pobre</p><p>e com condições de vida aquática apenas para peixes mais resistentes.</p><p>c) ( ) Sob saturação de oxigênio de 50% e DBO de 5 mg/L, um rio é considerado duvidoso,</p><p>com condições de vida apenas para os peixes mais resistentes.</p><p>d) ( ) Sob saturação de oxigênio de quase nula e DBO de 10 mg/L, um rio é considerado</p><p>relativamente limpo e com condições de vida aquática.</p><p>4 Sabe-se que os cursos d’água apresentam capacidade de se autorrecuperar, conforme</p><p>as características de vazão e concentração dos poluentes, sendo um processo natural</p><p>de recuperação do equilíbrio dos corpos de água poluído denominado de autodepuração.</p><p>Com base nos conceitos ensinados neste livro, discorra sobre a importância de se</p><p>estudar a capacidade de autodepuração de um rio.</p><p>5 A partir de amostras de água de um rio a jusante de um ponto de lançamento de esgoto,</p><p>a interpretação das análises de laboratório obteve os seguintes valores: (a) coeficiente de</p><p>desoxigenação: K1= 0,25 d-1; (b) DBO total de 1º estágio: La = 130 mg/L. Calcule a DBO</p><p>exercida a 1, 5 e 20 dias (L) e comente os resultados obtidos.</p><p>75</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 7229 – Projeto, construção e</p><p>operação de sistemas de tanques sépticos. Rio de Janeiro: ABNT, 1993.</p><p>ALIBERTI, E. A. Tratamento de efluente de laticínios em reator de leito estru-</p><p>turado submetido a diferentes condições operacionais. Londrina: Universidade</p><p>Tecnológica Federal do Paraná, 2017.</p><p>BAIRD, R. B. et al. Métodos-padrão para o exame de água e águas residuais. Wa-</p><p>shington: Associação Americana de Saúde Pública (APHA), 2012.</p><p>BARCELLOS, M. C. et al. Avaliação da qualidade da água e percepção higiênico-sa-</p><p>nitária na área rural de Lavras, Minas Gerais, Brasil, 1999-2000. Caderno de Saúde</p><p>Pública, v. 22, n. 9, p. 1967-1978, 2006.</p><p>BRANCO, S. M. A água e o homem. In: PORTO, R. L. L. Hidrologia ambiental. São Pau-</p><p>lo: USP/ABRH, 1991.</p><p>BRASIL. Instituto Trata Brasil. Ranking do saneamento. 2017.</p><p>BRASIL. Lei nº 11.445, de 5 de janeiro de 2007. Institui a Política Nacional do Sane-</p><p>amento Básico. 2007. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-</p><p>2010/2007/lei/l11445.htm. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>BRASIL. Constituição da República Federativa do Brasil de 1988. Disponível em:</p><p>http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/constituicao/constituicao.htm. Acesso em: 24</p><p>abr. 2021.</p><p>BRASIL. Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981. Dispõe sobre a Política Nacional do</p><p>Meio Ambiente, seus fins e mecanismos de formulação e aplicação, e dá outras provi-</p><p>dências. Disponível em: http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/Leis/L6938.htm. Acesso</p><p>em: 24 abr. 2021.</p><p>CONAMA. Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011. Dispõe sobre as</p><p>condições e padrões de lançamento de efluentes, complementa e altera a Resolução</p><p>nº 357, de 17 de março de 2005, do Conselho Nacional do Meio Ambiente – CONAMA.</p><p>2011. Disponível em: http://conama.mma.gov.br/?option=com_sisconama&task=arqui-</p><p>vo.download&id=627.</p><p>Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>76</p><p>CONAMA. Resolução CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005. Dispõe sobre a</p><p>classificação dos corpos de água e diretrizes ambientais para o seu enquadramento,</p><p>bem como estabelece as condições e padrões de lançamento de efluentes, e dá ou-</p><p>tras providências. 2005. Disponível em: http://conama.mma.gov.br/?option=com_sis-</p><p>conama&task=arquivo.download&id=450. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>CORRÊA, W. C. Avaliação de um sistema reator anaeróbico de manto de lodo</p><p>seguido de filtro biológico percolador de baixa taxa em escala plena. Curitiba:</p><p>Universidade Federal do Paraná, 2019.</p><p>COSTA, C. C. da; GUILHOTO, J. J. M. Saneamento rural no Brasil: impacto da fossa sép-</p><p>tica biodigestora. Engenharia Sanitária e Ambiental, v. 19, n. 171, p. 51-60, 2014.</p><p>FREIRE, R. Monitoramento da qualidade da água da bacia hidrográfica do Ribei-</p><p>rão Maringá. Maringá: Universidade Estadual de Maringá, 2010.</p><p>GORJON NETO, A. Monitoramento da qualidade da água na bacia do Rio Pirapó.</p><p>Maringá: Universidade Estadual de Maringá, 2014.</p><p>IBGE. Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística. Plano Nacional de Amostra de</p><p>Domicílios: síntese de indicadores. Rio de Janeiro: IBGE, 2016.</p><p>JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A. Tratamento de esgotos domésticos. 8. ed. Rio de</p><p>Janeiro: ABES, 2017.</p><p>LIBÂNIO, M. Fundamentos de qualidade e tratamento de água. 3. ed. Campinas:</p><p>Átomo, 2010.</p><p>MARQUES, F. R.; IDE, W. R.; PAULO, P. L. Patógenos em águas cinza: revisão. Revista</p><p>AIDIS, v. 11, n. 2, p. 167-181, 2018.</p><p>METCALF, L.; EDDY, H. P. Tratamento de efluentes e recuperação de recursos. 5.</p><p>ed. Nova Iorque: McGraw-Hill; Porto Alegre: Amgh, 2016.</p><p>MIERZWA, J. C. O uso racional e o reuso como ferramentas para o gerenciamen-</p><p>to de águas e efluentes na indústria estudo de caso da Kodak brasileira. São</p><p>Paulo: Escola Politécnica da Universidade de São Paulo, 2002.</p><p>PÁDUA, Valter L. et al. Remoção de microrganismos emergentes e microcon-</p><p>taminantes orgânicos no tratamento de água para consumo humano. Rio de</p><p>Janeiro: ABES, 2009.</p><p>SINCERO, A. P.; SINCERO, G. A. Physical chemical treatment of water and was-</p><p>tewater. London: IWA Publishing, 2003.</p><p>77</p><p>SOUZA, L. V. Análises físico-químicas em saneamento ambiental. Indaial: UNIAS-</p><p>SELVI, 2022.</p><p>STENSTRÖM, T. A. et al. Microbial exposure and health assessments in sanitation</p><p>technologies and systems. Stockholm: Ecosanres, 2012.</p><p>SUTER, G. W. Avaliação de risco ecológico na Agência de Proteção Ambiental dos Esta-</p><p>dos Unidos (USEPA): uma visão histórica. Avaliação e Gestão Ambiental Integrada,</p><p>v. 4, n. 3, p. 285-289, 2008.</p><p>USEPA. Environmental Protection Agency. Guidelines for water reuse. Washington:</p><p>USEPA, 2012.</p><p>VON SPERLING, M. Introdução à qualidade das águas e ao tratamento de esgoto.</p><p>4. ed. Belo Horizonte: Editora UFMG, 2014.</p><p>78</p><p>79</p><p>OPERAÇÕES E PROCESSOS</p><p>DE TRATAMENTO</p><p>UNIDADE 2 —</p><p>OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM</p><p>PLANO DE ESTUDOS</p><p>A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:</p><p>• compreender os objetivos das operações unitárias de sistemas de tratamento de</p><p>águas residuárias;</p><p>• entender os principais conceitos de tratamento biológico de águas residuárias para</p><p>operações de estações de tratamento de esgoto;</p><p>• propor diferentes tecnologias de tratamento de águas residuárias a partir das</p><p>características do efl uente;</p><p>• diferenciar os tipos de tratamento de águas residuárias.</p><p>A cada tópico desta unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de</p><p>reforçar o conteúdo apresentado.</p><p>TÓPICO 1 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS</p><p>TÓPICO 2 – FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO BIOLÓGICO</p><p>TÓPICO 3 – PROCESSOS DE TRATAMENTO</p><p>Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure</p><p>um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações.</p><p>CHAMADA</p><p>80</p><p>CONFIRA</p><p>A TRILHA DA</p><p>UNIDADE 2!</p><p>Acesse o</p><p>QR Code abaixo:</p><p>81</p><p>TÓPICO 1 —</p><p>OPERAÇÕES UNITÁRIAS</p><p>UNIDADE 2</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>O principal objetivo do tratamento de águas residuais é, geralmente, permitir</p><p>que os efluentes humanos e industriais sejam descartados sem perigo para a saúde</p><p>humana e para o meio ambiente natural.</p><p>O tratamento de efluentes mais adequado a ser aplicado é aquele que</p><p>produz um efluente que atenda às diretrizes de qualidades microbiológica e química</p><p>recomendadas, com um baixo custo e requisitos operacionais e de manutenção mínimos.</p><p>Adotar um nível de tratamento, o mais baixo possível, é, especialmente, desejável em</p><p>países em desenvolvimento, não apenas do ponto de vista do custo, mas, também, do</p><p>reconhecimento da dificuldade de se operarem sistemas complexos de forma confiável.</p><p>Em muitos locais, é melhor projetar o sistema de reutilização para aceitar um efluente</p><p>de baixo grau ao invés de depender de processos avançados de tratamento, com a</p><p>produção de um efluente recuperado que contemple, continuamente, um rigoroso</p><p>padrão de qualidade. No entanto, há locais nos quais é necessário um efluente de grau</p><p>superior e é essencial que existam informações do desempenho de uma ampla gama de</p><p>tecnologias de tratamento de águas residuais. Os projetos de estações de tratamento de</p><p>efluentes, geralmente, são baseados na necessidade de redução de cargas orgânicas e</p><p>de sólidos em suspensão para a limitação da poluição do meio ambiente. A remoção de</p><p>patógenos, também, é considerada um objetivo.</p><p>O tratamento convencional de efluentes é composto por uma combinação</p><p>de diferentes processos e operações físicos, químicos e biológicos para promover</p><p>a remoção de sólidos, matéria orgânica, e, até mesmo, em algumas situações, de</p><p>nutrientes dos efluentes. Os termos gerais utilizados para a descrição de diferentes</p><p>graus de tratamento, em ordem crescente de nível de tratamento, são os tratamentos</p><p>de águas residuais preliminar, primário, secundário e terciário e/ou avançado. Em alguns</p><p>países, a desinfecção, para remover nutrientes e patógenos, às vezes, segue a última</p><p>etapa do tratamento.</p><p>2 TRATAMENTO PRELIMINAR</p><p>Galhos de árvores, trapos, grãos, plásticos etc. são as substâncias indesejadas</p><p>encontradas no afluente. Se essas substâncias permanecem no afluente de esgoto</p><p>corrente, podem causar:</p><p>82</p><p>• Dificuldades em operação de bombas a jusante.</p><p>• Espaço considerável nos tanques de decantação.</p><p>• Obstrução do equipamento mecânico.</p><p>Assim, essas substâncias indesejáveis devem ser removidas do efluente.</p><p>O objetivo principal do tratamento preliminar é promover a remoção de sólidos mais</p><p>grosseiros e de outros materiais grandes que, frequentemente, são encontrados em</p><p>águas residuais brutas. O processo de remoção desses materiais é necessário para que a</p><p>operação e a manutenção das unidades de tratamento subsequentes sejam facilitadas.</p><p>As operações de tratamento preliminar, normalmente, incluem um gradeamento,</p><p>espécie de peneiramento grosseiro, remoção de areia e medidores de vazão. Nas câmaras</p><p>de areia, a velocidade da água, por meio da câmara, é mantida, suficientemente, alta,</p><p>ou é usado ar, de modo a evitar a sedimentação de grande parte dos sólidos orgânicos.</p><p>Dispositivos de medição de vazão, geralmente, calhas de ondas estacionárias, são,</p><p>sempre, incluídos na fase de tratamento preliminar.</p><p>2.1 GRADEAMENTO</p><p>Essa operação é formada por barras de ferro ou aço que são dispostas,</p><p>transversalmente, na entrada do efluente, de forma paralela, o que visa à contenção de</p><p>sólidos grosseiros existentes nas águas residuárias.</p><p>Figura 1 – Gradeamento</p><p>Fonte: https://cutt.ly/M3lAPlq. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>83</p><p>Essas grades podem ser arranjadas de forma perpendicular ou inclinada, a</p><p>depender do mecanismo utilizado para a remoção do material retido. Outra característica</p><p>importante é que essas barras devem viabilizar o escoamento do efluente sem ocasionar</p><p>perdas de cargas significativas.</p><p>Essa etapa é importante para as operações posteriores, já que a retenção dos</p><p>sólidos ajuda a evitar abrasão nos equipamentos e nas tubulações; mitiga a possibilidade</p><p>de obstrução em tubulações, tanques, orifícios, sifões; e torna mais fácil o processo de</p><p>transporte do líquido.</p><p>A determinação</p><p>do espaçamento adequado entre as barras da grade é realizada</p><p>com base nos diâmetros dos sólidos dos quais se tem a intenção de reter. Por esse</p><p>motivo, as barras podem ser classificadas em grosseiras, médias, finas e ultrafinas.</p><p>Tabela 1 – Espaçamento entre as barras</p><p>Fonte: Adaptado de Chernicharo (2000)</p><p>As barras das grades são confeccionadas por fabricantes, de acordo com</p><p>dimensões padronizadas, sendo que a menor dimensão da secção, que é colocada,</p><p>frontalmente, ao escoamento, possui uma variação que fica entre 5 a 10 mm, enquanto</p><p>a maior, paralela ao escoamento, varia entre 3,5 e 6,5 cm, aproximadamente.</p><p>As grades que possuem um dispositivo mecânico para a remoção do material</p><p>contido são implementadas em posições angulares, as quais variam de 70 a 90°. Por</p><p>outro lado, as grades que não possuem esse dispositivo apresentam uma menor</p><p>inclinação, que varia, geralmente, de 45 a 60° (esse ângulo é medido entre a grade e a</p><p>profundez do canal a jusante).</p><p>Esse processo de remoção do material retido é importante para não diminuir a</p><p>perda de carga do efluente. Desse modo, a limpeza envolve os seguintes passos:</p><p>84</p><p>• Lavagem manual, utilizados jatos de água, ou lavagem mecânica, com um</p><p>conjunto de transportadores com bocais de jatos de água.</p><p>• Secagem com prensa, parafuso sem fim e transportadores, com a remoção</p><p>da umidade existente a níveis de 50% a 20%, incluindo a baixa do montante</p><p>de material e outros problemas atrelados ao transporte de um material</p><p>úmido.</p><p>• Acréscimo de compostos químicos, como cal, contra a liberação de maus</p><p>odores e a proliferação de insetos e roedores.</p><p>Após essas etapas, deve ser realizada a disposição final desses resíduos sólidos,</p><p>que pode ocorrer em aterros sanitários e pelo processo de incineração.</p><p>2.2 CAIXA DE AREIA OU DESARENADOR</p><p>Após o gradeamento, a próxima etapa preliminar do tratamento é a remoção</p><p>de areia. O grão de areia, devido ao menor tamanho de partícula, passa, facilmente,</p><p>pelas grades. Entretanto, ele pode ocasionar o desgaste de equipamentos mecânicos</p><p>na planta ou se depositar em tanques de processo (como clarificadores primários), o que</p><p>diminui a capacidade de um tanque.</p><p>Na separação por gravidade, para retardar o fluxo de águas residuais por meio</p><p>de uma câmara de areia por gravidade até, aproximadamente, 0,3 m/s, uma espécie de</p><p>represa é utilizada. A represa restringe ou retarda o fluxo de águas residuais por meio</p><p>do canal longo. Às vezes, ao invés de ser usado um dispositivo de restrição, como a</p><p>barragem proporcional, o fluxo é controlado por meio de vários canais ou tanques. Em</p><p>um sistema de câmara de areia múltipla, quando o fluxo de águas residuais afluentes é</p><p>baixo, apenas, uma das câmaras de areia pode ser usada para manter o fluxo, com uma</p><p>taxa de, aproximadamente, 0,3 m/s.</p><p>A separação, também, pode ser feita por centrifugação. Nesse caso, as câmaras</p><p>utilizam um padrão de fluxo de turbilhão, causado pela configuração do tanque, ação</p><p>mecânica ou uma combinação dos dois, a fim de aumentar a velocidade e a eficiência</p><p>de sedimentação da areia. O vórtice, realmente, puxa o grão para baixo, para o fundo da</p><p>estrutura. Em ambos os processos, a separação é realizada pela operação unitária de</p><p>sedimentação dos grãos de areia com dimensão e densidade maiores.</p><p>O grão é, normalmente, removido dessas câmaras com ancinhos e lâminas</p><p>especiais, os quais o recolhem para um tanque de coleta, no qual é armazenado,</p><p>temporariamente, antes de ser lavado e descartado. Caso a areia seja lavada, existe a</p><p>possibilidade de ela ter, como destino final, um aterro sanitário, a incineração, ou, ainda,</p><p>ser empregada para restituir parte do material de drenagem, que é, frequentemente,</p><p>usado em leitos de secagem do lodo gerado em uma estação de tratamento.</p><p>85</p><p>2.3 MEDIDORES DE VAZÃO</p><p>A vazão é um parâmetro muito importante nas operações de tratamento de</p><p>efluentes, e, por esse motivo, são fundamentais a medição e o controle. Para tanto,</p><p>medidores de vazão são, comumente, instalados depois da caixa de areia (desarenador),</p><p>para que auxiliem no controle da altura da lâmina de esgotos sanitários. Esses medidores</p><p>podem ser de diferentes tipos, como vertedores proporcionais (tipo Sutro) ou calhas</p><p>(tipo Parshall ou Palmer Bowlus).</p><p>A Calha Parshall é um dispositivo tradicional para a medição de vazão, em canais</p><p>abertos, de líquidos que fluem por gravidade. Basicamente, o medidor de vazão Calha</p><p>Parshall consiste em uma seção convergente, uma seção estrangulada “garganta” e</p><p>uma seção divergente, dispostas em planta.</p><p>Figura 2 – Calha de Parshall</p><p>Fonte: https://cutt.ly/Q3lGQyg. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>3 TRATAMENTO PRIMÁRIO</p><p>O objetivo principal do tratamento primário é remover os sólidos orgânicos e</p><p>inorgânicos sedimentáveis, por meio do processo de sedimentação, incluindo a retirada</p><p>de outros compostos sólidos que devem flutuar (escuma), por meio da desnatação.</p><p>Nos processos de tratamento primário, já ocorre a remoção da Demanda Bioquímica</p><p>de Oxigênio de Entrada (DBO5), na faixa de 25% a 50%, além de 50% a 70% do total</p><p>de Sólidos Suspensos (SS) e 65% de óleo e graxa. Partes do nitrogênio e do fósforo</p><p>orgânicos e dos metais pesados, associados a sólidos presentes no resíduo, também,</p><p>são removidas durante o processo de sedimentação primária. Entretanto, aqueles</p><p>86</p><p>componentes coloidais e dissolvidos não são afetados e permanecem no efluente.</p><p>Ainda, seguem para as etapas posteriores de tratamento. O efluente presente nas</p><p>unidades de sedimentação primária costuma ser chamado de efluente primário.</p><p>Depois do tratamento preliminar, os efluentes são encaminhados, em baixa</p><p>velocidade, para unidades de tratamento, denominadas de decantadores primários, para</p><p>que o processo de sedimentação dos sólidos em suspensão ocorra. O fundamento por</p><p>trás desse processo é que esses sólidos possuem uma maior densidade em relação ao</p><p>líquido no qual estão suspensos – logo, devem se depositar no fundo do equipamento.</p><p>Por esse motivo, a operação unitária de sedimentação é denominada de discreta.</p><p>Quando a deposição de partículas, no fundo do decantador, ocorre, formas, volume e</p><p>pesos permanecem inalterados.</p><p>Esses decantadores são tanques de sedimentação primários, ou clarificadores,</p><p>que podem ter formato circular ou retangular, tipicamente, de 3 a 5 m de profundidade,</p><p>com tempo de retenção hidráulica entre duas e três horas. Aqui, ocorre a separação</p><p>inicial, com 40% a 50% dos sólidos sedimentáveis mais pesados, o que forma um lodo</p><p>bruto, ou primário, nos fundos dos tanques de decantação, e materiais mais leves flutuam</p><p>na superfície. Esse lodo, com um teor típico de sólidos voláteis de 75%, é coletado e</p><p>descarregado para outras operações do processo, para um posterior tratamento.</p><p>Figura 3 – Decantador primário</p><p>Fonte: https://cutt.ly/S3lHtaN. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>87</p><p>Os materiais flutuantes, compostos, principalmente, por gorduras, óleos e</p><p>graxas, são desnatados das superfícies dos tanques e direcionados para operações</p><p>de tratamento posteriores. Os materiais sólidos dissolvidos e em suspensão não</p><p>decantáveis, que permanecem no fluxo de efluentes que saem dos tanques de</p><p>decantação, denominados de efluentes primários, são direcionados para outras</p><p>operações do processo, para um posterior tratamento.</p><p>Os fundos desses tanques podem ser um pouco inclinados, inclinados e fundos,</p><p>com poços de lodo. Os sólidos sedimentados (lodo primário) são, normalmente, removidos</p><p>dos fundos dos tanques, de forma manual ou mecanizada. Podem ser utilizados</p><p>ancinhos de lodo, que raspam o lodo para um poço central, do qual é bombeado para as</p><p>unidades de processamento de lodo. A escória é varrida, pela superfície do tanque, por</p><p>jatos de água, ou meios mecânicos, dos quais, também, é bombeada para as unidades</p><p>de processamento de lodo. O lodo que se acumula no fundo de um decantador primário</p><p>deve ser removido por bombeamento e passar pelos processos de:</p><p>• adensamento para remoção de umidade, por meio de processos, como</p><p>flotação, gravidade,</p><p>centrifugação ou utilização de filtro-prensa;</p><p>• estabilização, com a remoção de matéria orgânica por digestores</p><p>anaeróbicos ou aeróbicos;</p><p>• higienização, com a remoção de patógenos por adição de cal,</p><p>compostagem etc.;</p><p>• disposição final, com envio para a reciclagem agrícola, recuperação de áreas</p><p>degradadas, encaminhamento a um aterro sanitário etc.</p><p>4 TRATAMENTO SECUNDÁRIO</p><p>O tratamento secundário tem, como objetivo, o tratamento posterior do</p><p>efluente do tratamento primário, para remover os resíduos orgânicos e sólidos em</p><p>suspensão, como DBO em suspensão; DBO em suspensão, finamente, particulada;</p><p>e DBO solúvel. Geralmente, é comum haver o tratamento secundário seguindo os</p><p>processos de tratamento primário. Entretanto, deve envolver operações diferentes,</p><p>que visam à retirada das matérias orgânicas dissolvida e coloidal biodegradáveis por</p><p>processos de tratamento biológico aeróbico. Esse tratamento ocorre na presença de</p><p>oxigênio, assim, microrganismos aeróbicos (bactérias possuem um papel de grande</p><p>relevância, importância) metabolizam a matéria orgânica do efluente e geram, dessa</p><p>forma, ainda mais microrganismos e produtos finais inorgânicos (principalmente, CO2,</p><p>NH3 e H2O). Diversos processos biológicos aeróbicos são utilizados para o tratamento</p><p>de nível secundário, e se diferem entre si, sobretudo, devido à forma através da qual</p><p>o oxigênio é fornecido aos microrganismos e à taxa com que a matéria orgânica é</p><p>metabolizada pelos organismos.</p><p>88</p><p>Os processos biológicos de alta taxa são caracterizados por volumes de reator,</p><p>relativamente, pequenos, e altas concentrações de microrganismos em comparação aos</p><p>processos de baixa taxa. Consequentemente, a taxa de crescimento de novos organismos</p><p>é muito maior em sistemas de alta taxa, devido ao ambiente bem controlado. Os</p><p>microrganismos devem ser separados do efluente tratado, por sedimentação, para produzir</p><p>o efluente secundário clarificado. Os tanques de sedimentação usados para o tratamento</p><p>secundário, muitas vezes, chamados de clarificadores secundários, funcionam de maneira</p><p>básica, como os primários, descritos anteriormente. Os sólidos biológicos removidos durante</p><p>a sedimentação secundária, chamados de lodo secundário, ou biológico, são, normalmente,</p><p>combinados com lodo primário para o processamento do lodo.</p><p>O tratamento secundário envolve diferentes operações, e pode ser realizado por</p><p>diversos sistemas e unidades de tratamento, como:</p><p>• lagoas de estabilização – facultativa; anaeróbica seguida de facultativa;</p><p>aerada facultativa; e aerada de mistura completa, seguida de decantação,</p><p>maturação, alta taxa e polimento;</p><p>• disposição no solo – infiltração lenta, infiltração rápida, infiltração</p><p>subsuperficial e infiltração superficial;</p><p>• terras úmidas construídas – fluxo superficial e fluxo subsuperficial;</p><p>• processos anaeróbicos – reator anaeróbico de manta de lodo, fossa séptica</p><p>seguida de filtro anaeróbico;</p><p>• lodos ativados – convencional, com aeração prolongada, fluxo intermitente;</p><p>• reatores aeróbicos com biofilmes – filtro biológico de baixa carga, filtro</p><p>biológico de alta carga, biofiltro aerado submerso, biodisco.</p><p>Não é possível realizar a abordagem de todos esses processos aqui. Portanto,</p><p>focaremos naqueles que são utilizados com maior frequência, por exemplo, em sistemas</p><p>formados por lagoa anaeróbica seguida de lagoa facultativa, reator anaeróbico de manta</p><p>de lodo e sistema de lodos ativados convencional.</p><p>4.1 LODO ATIVADO</p><p>O sistema de lodos ativados convencional é formado por um decantador primário,</p><p>seguido de um tanque de aeração e de um decantador secundário. No processo de lodo</p><p>ativado, o reator de crescimento é o tanque de aeração, que contém uma suspensão do</p><p>efluente e microrganismos, o licor misto. O conteúdo do tanque de aeração é misturado,</p><p>vigorosamente, por dispositivos de aeração, os quais, também, fornecem oxigênio à</p><p>suspensão biológica. Os dispositivos de aeração, comumente, usados incluem difusores</p><p>submersos, que liberam ar comprimido, e aeradores de superfície mecânicos, que</p><p>introduzem ar, a fim de agitar a superfície do líquido. O tempo de retenção hidráulica,</p><p>nos tanques de aeração, geralmente, varia de três a oito horas, mas pode ser maior com</p><p>águas residuais de alta DBO5.</p><p>89</p><p>Figura 4 – Tanque de aeração de lodo ativado</p><p>Fonte: https://cutt.ly/L3lKIVk. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>Após a etapa de aeração, os microrganismos são separados do líquido por</p><p>sedimentação, e o líquido clarificado é efluente secundário. Uma parte do lodo biológico</p><p>é reciclada para a bacia de aeração, para manter um alto nível de sólidos suspensos</p><p>de licor misto. O restante é retirado do processo e enviado para o processamento do</p><p>lodo, para determinar uma concentração, relativamente, constante de microrganismos</p><p>no sistema. Diversas variações do processo básico de lodo ativado, como aeração</p><p>prolongada e valas de oxidação, são de uso comum, mas os princípios são semelhantes.</p><p>Segundo Von Sperling (2005), o sistema de lodo ativado apresenta as</p><p>seguintes vantagens:</p><p>• Remoção da matéria orgânica (DBO) na faixa de 85% a 93%.</p><p>• Retirada de Sólidos Suspensos (SS) em índices de 87% a 93%.</p><p>• Níveis de remoção de nitrogênio na forma de amônia superiores a 80%.</p><p>• Tirado um total de 35% do fósforo total.</p><p>• Sem áreas muito extensas para instalação.</p><p>• Baixa possibilidade de emanação de maus odores.</p><p>• Flexibilidade operacional.</p><p>90</p><p>Entretanto, Von Sperling (2005), também, destaca que esse sistema apresenta</p><p>algumas desvantagens, como:</p><p>• Baixa eficácia na remoção de coliformes (necessidade de pós-tratamento).</p><p>• Custo elevado no que diz respeito à implantação e à operação.</p><p>• Consumo de energia elevado.</p><p>• Grande quantidade de lodo.</p><p>• Lodo gerado com necessidade de tratamento e de disposição final.</p><p>4.2 LAGOAS DE ATIVAÇÃO</p><p>As lagoas de estabilização de resíduos são muito utilizadas para o tratamento</p><p>de resíduos em países em desenvolvimento, nos quais o clima é mais favorável para a</p><p>operação, totalmente, natural, e, altamente, sustentável, isso porque fazem uso, apenas,</p><p>da energia solar direta, e, por essa razão, não utilizam nenhum outro equipamento</p><p>eletromecânico, o que diminui as despesas com energia elétrica e contratação de mão</p><p>de obra mais qualificada para a operação do sistema. Exige-se muito mais terra em</p><p>comparação ao que os processos convencionais requerem, como o lodo ativado, mas</p><p>a terra é um ativo que aumenta de valor com o tempo, enquanto o dinheiro gasto em</p><p>eletricidade, para a operação de sistemas eletromecânicos, foi-se para sempre.</p><p>Os sistemas de lagoas de ativação compreendem uma ou mais lagoas, de</p><p>diferentes tipos e em série. Normalmente, a primeira lagoa da série é anaeróbica, enquanto</p><p>a segunda é uma facultativa. Elas podem precisar ser seguidas de lagoas de maturação,</p><p>mas isso depende da qualidade final do efluente, que, por sua vez, depende do que se</p><p>deve fazer com o efluente: ser usado para irrigação restrita ou irrestrita; para cultura de</p><p>peixes ou vegetais aquáticos; ou descarregado em águas superficiais ou subterrâneas.</p><p>As lagoas anaeróbicas são as menores unidades da série. Elas são dimensionadas</p><p>de acordo a “carga orgânica volumétrica”, que significa a quantidade de matéria orgânica</p><p>expressa em gramas de DBO5 por dia, aplicada a cada metro cúbico de volume da</p><p>lagoa. As lagoas podem receber cargas orgânicas volumétricas na faixa de 100 a 350</p><p>g DBO5/m3 dia, a depender da temperatura de projeto. Essas altas cargas produzem</p><p>um ambiente, estritamente, anaeróbico em todo o volume da lagoa (ou seja, não há</p><p>oxigênio dissolvido presente e o potencial redox é negativo). A profundidade das lagoas</p><p>anaeróbicas está na faixa de 2 a 5 m, e o valor preciso depende das condições do solo</p><p>e dos custos locais de escavação (que aumentam com a profundidade). Além disso, as</p><p>profundidades são, geralmente, de 3 a 4 m.</p><p>91</p><p>Essas lagoas funcionam, extremamente, bem em climas quentes, por exemplo,</p><p>uma lagoa, adequadamente, projetada atinge cerca de 60% de remoção de DBO5 a 20</p><p>°C</p><p>e mais de 70% a 25 °C. A remoção de matéria orgânica é governada pelos mesmos</p><p>mecanismos que marcam presença em todos os outros reatores anaeróbicos. Um</p><p>tempo de retenção de um dia é suficiente para águas residuais com DBO5 ≤300 mg/l</p><p>em temperaturas acima de 20 °C.</p><p>Já as lagoas facultativas podem ser de dois tipos: primárias, que recebem</p><p>águas residuais brutas (após peneiramento e remoção de areia), e secundárias, que</p><p>recebem águas residuais sedimentadas do estágio primário (geralmente, o efluente</p><p>das lagoas anaeróbicas). São projetadas para a remoção de DBO5 com base em uma</p><p>“carga orgânica de superfície”. Uma carga, relativamente, baixa é usada para permitir o</p><p>desenvolvimento de uma população ativa de algas. Ainda, a profundidade das lagoas</p><p>facultativas está na faixa de 1 a 2 m, sendo 1,5 m a mais comum.</p><p>Em uma lagoa facultativa, acontecem os desenvolvimentos naturais de</p><p>fotossíntese e de respiração. As bactérias aeróbicas são responsáveis por degradar a</p><p>matéria orgânica por meio do processo de respiração, assim, fazem uso de oxigênio e</p><p>liberam gás carbônico. As algas, por sua vez, utilizam esse gás carbônico no processo</p><p>de fotossíntese e liberam o oxigênio, que é, então, utilizado pelas bactérias aeróbicas.</p><p>Então, completa-se um ciclo. Para a fotossíntese ocorrer, a energia solar é fundamental.</p><p>O problema é que a luz solar só está disponível durante o dia. Assim, fica clara a</p><p>importância da presença de bactérias facultativas responsáveis por degradar a matéria</p><p>orgânica quando existe, ou não, oxigênio. Além das bactérias aeróbicas e facultativas, há</p><p>as anaeróbicas na lagoa facultativa, que atuam para a degradação da matéria orgânica</p><p>dos efluentes em forma de sólidos em suspensão que decantam no fundo da lagoa,</p><p>com a formação de uma camada de lodo. Com a decomposição da matéria orgânica</p><p>presente no lodo do fundo de uma lagoa, são gerados gás carbônico, gás metano e</p><p>outros compostos.</p><p>O tratamento secundário, também, apresenta vantagens e desvantagens.</p><p>Segundo Von Sperling (1996; 2005), as principais vantagens desse sistema são:</p><p>• apresenta alta remoção de matéria orgânica (DBO), com níveis de 75% a 85%;</p><p>• entrega alta remoção de Sólidos Suspensos (SS), com níveis de 70% a 80%;</p><p>• possui construção, operação e manutenção simples;</p><p>• há custos de implantação e operação baixos, já que não necessita de</p><p>equipamentos mecânicos;</p><p>• necessita de um processo de remoção de lodo, mas só é realizado após um</p><p>período de operação de vinte anos.</p><p>92</p><p>Já as desvantagens desse sistema, segundo Von Sperling (1996; 2005), são:</p><p>• demanda muito espaço (área grande) para ser instalado;</p><p>• pode ser necessário um processo para a realização da remoção de algas;</p><p>• está apta a ser feita, uma manutenção, devido à simplicidade operacional,</p><p>de forma descuidada ou com baixa qualidade;</p><p>• existem as possibilidades de crescimento de insetos e de emanação de</p><p>maus odores;</p><p>• deve haver uma remoção periódica, ainda que em intervalos longos, de</p><p>lodo na lagoa.</p><p>4.3 REATOR ANAERÓBICO DE MANTA DE LODO</p><p>O reator anaeróbico de manta de lodo de fluxo ascendente (UASB) é um tanque</p><p>de processo único. A água residual entra no reator pela parte inferior e flui para cima.</p><p>Uma manta de lodo suspensa filtra e trata de águas residuais à medida que essas águas</p><p>fluem por meio dela. Segue um reator desse tipo.</p><p>Figura 5 – Reator de manta de lodo</p><p>Fonte: https://cutt.ly/o3lXYXI. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>93</p><p>A manta de lodo é composta por grânulos microbianos (1 a 3 mm de diâmetro),</p><p>ou seja, pequenos aglomerados de microrganismos que, devido ao peso, resistem a</p><p>ser lavados no fluxo ascendente. Os microrganismos, na camada de lodo, degradam</p><p>compostos orgânicos. Como resultado, gases (como metano e dióxido de carbono)</p><p>são liberados. As bolhas ascendentes misturam o lodo sem a ajuda de alguma parte</p><p>mecânica. Por esse motivo, o separador trifásico (gás-sólido-líquido), na parte superior</p><p>do reator, é tão importante: para reter as microbolhas, o acúmulo de biogás e o retorno</p><p>da biomassa para o manto de lodo. O efluente clarificado é extraído do topo do tanque</p><p>em uma área acima das paredes inclinadas.</p><p>Depois de diversas semanas de uso, grânulos maiores de lodo são formados e</p><p>passam a atuar como filtros para partículas menores, à medida que o efluente ascende</p><p>por meio da almofada de lodo. Devido ao regime de fluxo ascendente, os organismos</p><p>formadores de grânulos são, preferencialmente, acumulados à proporção de que os</p><p>outros são lavados.</p><p>O sistema de distribuição de afluentes, o separador gás-sólidos e o projeto</p><p>de retirada de efluentes podem ser considerados elementos críticos para o projeto de</p><p>reatores UASB. O gás que sobe ao topo é coletado em uma cúpula de coleta de gás</p><p>e pode ser usado como energia (biogás). Uma velocidade de fluxo ascendente de 0,7</p><p>a 1 m/h deve ser estabelecida para manter a manta de lodo em suspensão. O reator</p><p>anaeróbico de manta de lodo e fluxo ascendente pode ser construído com um formato</p><p>circular ou quadrado, e a altura, geralmente, varia entre 4,0 m e 5,0 m.</p><p>Esse tipo de equipamento é, frequentemente, usado para cervejarias,</p><p>destilarias, processamento de alimentos e resíduos de celulose e papel, pois o processo,</p><p>normalmente, remove 80% a 90% da DQO. Onde o afluente tem baixa resistência ou</p><p>contém muitos sólidos, proteínas ou gorduras, o reator pode não funcionar corretamente.</p><p>A temperatura, também, é um fator-chave que afeta o desempenho.</p><p>5 REMOÇÃO DE NUTRIENTES</p><p>O tratamento avançado de águas residuais é utilizado quando o tratamento</p><p>secundário não é capaz de remover constituintes específicos presentes no efluente e</p><p>que são prejudiciais ao meio ambiente. Processos de tratamento individual são, então,</p><p>utilizados para promover a remoção de nitrogênio, fósforo, sólidos suspensos adicionais,</p><p>orgânicos refratários, metais pesados e sólidos dissolvidos. Como esse tratamento</p><p>avançado, geralmente, é instalado após os processos de tratamento secundário de</p><p>alta taxa, também, é conhecido como terciário. Entretanto, os processos de tratamento</p><p>avançado são, muitas vezes, combinados com processos de tratamento primário ou</p><p>secundário (por exemplo, adição química a clarificadores primários ou bacias de aeração</p><p>para remoção de fósforo), ou podem, até mesmo, substituir tal tratamento secundário</p><p>(por exemplo, tratamento de fluxo superficial de efluente primário).</p><p>94</p><p>A maior parte do nitrogênio encontrado nos efl uentes está na forma de amônia,</p><p>e essa substância consegue passar pelas primeiras etapas do tratamento, praticamente,</p><p>inalterada. Na terceira zona aeróbica, a idade do lodo é tal que ocorre a nitrifi cação quase</p><p>completa, e o nitrogênio amoniacal é convertido em nitritos e, depois, em nitratos. O</p><p>licor misto, rico em nitrato, é, então, reciclado da zona aeróbica, de volta para a primeira</p><p>zona anóxica. Aqui, ocorre a desnitrifi cação, a partir da qual os nitratos reciclados, na</p><p>ausência de oxigênio dissolvido, são reduzidos por bactérias facultativas a nitrogênio</p><p>gasoso, com o uso de compostos orgânicos de carbono afl uentes, como doadores de</p><p>hidrogênio. O gás nitrogênio, simplesmente, escapa para a atmosfera. Na segunda zona</p><p>anóxica, os nitratos que não são reciclados são reduzidos pela respiração endógena das</p><p>bactérias. Na zona fi nal de reaeração, os níveis de oxigênio dissolvido são, novamente,</p><p>elevados, para evitar mais desnitrifi cação, o que prejudicaria a sedimentação nos</p><p>decantadores secundários para os quais o licor misturado fl ui.</p><p>6 REMOÇÃO DE PATÓGENOS</p><p>A remoção de patógenos, normalmente, envolve a injeção de uma solução de</p><p>cloro. A dosagem de cloro depende da força das águas residuais e de outros fatores,</p><p>mas são comuns as dosagens de 5 a 15 mg/l. Ozônio e irradiação ultravioleta (uv),</p><p>também, podem ser utilizados para esse fi m, mas esses métodos de desinfecção</p><p>não são de uso comum. Os tanques nos quais é realizada a cloração são, geralmente,</p><p>canais retangulares, e com defl etores, para evitar curtos-circuitos, projetados para</p><p>fornecer um tempo de contato de cerca de 30 minutos. No entanto, para contemplar</p><p>os requisitos avançados de tratamento de águas residuais, às vezes, é necessário um</p><p>tempo de contato com o cloro de até 120 minutos para usos específi cos de irrigação de</p><p>águas residuais recuperadas. Os efeitos bactericidas do cloro e de outros desinfetantes</p><p>dependem do pH, tempo de contato, conteúdo orgânico e temperatura do efl uente.</p><p>Os desinfetantes e oxidantes mais usados (sem ordem específi ca) são cloro,</p><p>dióxido de cloro, cloraminas, ozônio e permanganato de potássio. Como</p><p>mencionado, o processo usado para controlar organismos patogênicos,</p><p>transmitidos pela água, e prevenir doenças transmitidas por essa água,</p><p>é chamado de desinfecção. O objetivo da desinfecção adequada, em um</p><p>sistema de água, é destruir todos os organismos causadores de doenças.</p><p>ATENÇÃO</p><p>95</p><p>A desinfecção não deve ser confundida com a esterilização. A esterilização é a</p><p>morte completa de todos os organismos vivos. Operadores de instalações hidráulicas</p><p>desinfetam, assim, destroem organismos que podem ser perigosos; eles não tentam</p><p>esterilizar a água.</p><p>Os desinfetantes, também, são usados para atingir outros objetivos específicos</p><p>do tratamento de água potável. Esses outros objetivos incluem controle de incômodos</p><p>(por exemplo, para mexilhões-zebra e moluscos asiáticos), oxidação de compostos</p><p>específicos (ou seja, compostos causadores de sabor e odor, ferro e manganês) e uso,</p><p>como coagulante e auxiliar de filtração.</p><p>96</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• Os diferentes níveis de tratamento de efluentes (preliminar, primário, secundário e</p><p>terciário) marcam presença, incluindo unidades e componentes.</p><p>• Os princípios de funcionamento, as vantagens e as desvantagens de algumas das</p><p>unidades mais utilizadas para o processo de remoção dos poluentes que compõem</p><p>os efluentes são fundamentais.</p><p>• Alguns critérios de dimensionamento, para diferentes unidades de tratamento,</p><p>são elencados.</p><p>• A remoção de poluentes específicos de águas residuárias acontece, como nutrientes</p><p>e patógenos, por meio da utilização de tratamentos terciários.</p><p>97</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 O processo de tratamento de efluentes envolve uma série de operações que objetivam</p><p>remover as diferentes impurezas encontradas nas águas residuais industriais e</p><p>residenciais (esgoto), antes que esses cheguem em aquíferos ou corpos d'água naturais.</p><p>Para tanto, geralmente esse tratamento segue uma classificação em diferentes níveis:</p><p>preliminar, primário, secundário e terciário. Sobre esta classificação em níveis, assinale a</p><p>alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) O tratamento primário promove a remoção de sólidos em suspensão</p><p>sedimentáveis e DBO em suspensão (associado à matéria orgânica dos sólidos</p><p>em suspensão sedimentáveis).</p><p>b) ( ) O objetivo principal do tratamento preliminar é promover a remoção de nutrientes</p><p>(como nitrogênio e fósforo, por exemplo) e de organismos patogênicos.</p><p>c) ( ) O tratamento terciário é aquele responsável pela remoção dos sólidos em suspensão</p><p>sedimentáveis, materiais flutuantes e parte da matéria orgânica.</p><p>d) ( ) O tratamento secundário é a fase em que a matéria poluente é separada da água</p><p>por sedimentação, exclusivamente por ação física.</p><p>2 É muito comum que as instalações de tratamento do efluentes sejam classificadas em</p><p>relação ao seu grau de redução dos sólidos em suspensão e da Demanda Bioquímica</p><p>de Oxigênio (DBO), que ocorrem de acordo com a eficiência de uma ou mais unidades</p><p>de tratamento instaladas. Nesse contexto, os tratamentos são geralmente classificados</p><p>em preliminar, primário, secundário e avançado. Com relação às etapas do tratamento</p><p>primário, assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) Decantação, secagem do lodo, flotação, sistemas compactos (decantação e</p><p>digestão) e digestão do lodo.</p><p>b) ( ) Remoção de sólidos grosseiros, decantação, filtração biológica e remoção de</p><p>complexos orgânicos.</p><p>c) ( ) Decantação, remoção de nutrientes, de patógenos e de complexos orgânicos.</p><p>d) ( ) Flotação, remoção de sólidos grosseiros, de nutrientes, de areias e de gorduras.</p><p>3 Os tratamentos de efluentes são fundamentais para garantir o bem-estar e a qualidade</p><p>dos corpos hídricos e de toda vida que depende deles. Sobre as etapas do tratamento de</p><p>águas residuárias, relacione as colunas a seguir:</p><p>1. Preliminar/Primário.</p><p>2. Secundário.</p><p>3. Terciário.</p><p>98</p><p>( ) É responsável pela degradação biológica de compostos carboidratos, óleos, graxas,</p><p>proteínas, dentre outros. Uma boa opção é a utilização do processo anaeróbio, pois</p><p>esse produz um volume de lodo reduzido, em torno de 30% do volume produzido no</p><p>processo aeróbio.</p><p>( ) Seu objetivo é realizar a extração de sólidos em suspensão e da matéria orgânica</p><p>(redução de nitratos e fosfatos) e, posteriormente, remover os organismos patogênicos</p><p>presentes no efluente.</p><p>( ) Tem como objetivo principal realizar a remoção de sólidos grosseiros (grades) e a</p><p>sedimentação (caixas retentoras de areia e decantadores) ou flotação de materiais</p><p>constituídos por partículas em suspensão.</p><p>Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:</p><p>a) ( ) 1 - 2 - 3.</p><p>b) ( ) 3 - 2 - 1.</p><p>c) ( ) 1 - 3 - 2.</p><p>d) ( ) 3 - 1 - 2.</p><p>4 O estado do Rio de Janeiro tem trabalhado por muitos anos para tentar pôr em prática</p><p>sistemas de esgotamentos locais adequados no entorno da Baía de Guanabara, porém</p><p>o progresso tem sido lento. Alguns projetos não foram concluídos e outros têm suas</p><p>condições prejudicadas e degradadas devido às práticas precárias de operação e</p><p>manutenção. Ademais, o tratamento dos esgotos no Rio de Janeiro varia conforme a</p><p>localização. Em algumas áreas, emissários submarinos são utilizados para descarga de</p><p>esgoto bruto ou com tratamento primário para a Baía e zona costeira. Em outras áreas, o</p><p>tratamento primário ou tratamento secundário são aplicados antes do lançamento dos</p><p>efluentes tratados em rios. Por outro lado, os esgotos produzidos em algumas regiões</p><p>da bacia sequer recebem tratamento e são lançados “in natura” em corpos hídricos que</p><p>desaguam na Baía de Guanabara.</p><p>Para que os efluentes sejam tratados corretamente, discorra sobre os mecanismos de</p><p>remoção dos seguintes poluentes:</p><p>a. Sólidos.</p><p>b. Matéria orgânica.</p><p>c. Organismos patogênicos.</p><p>d. Nitrogênio.</p><p>e. Fósforo.</p><p>5 A Secretaria de Saneamento e Recursos Hídricos de um município abriu processo de</p><p>contratação de uma empresa que ficará responsável pela realização de projeto de um</p><p>sistema de tratamento de efluentes. Dentro do prazo previsto, determinada empresa X</p><p>apresentou o projeto com a seguinte configuração para a remoção da matéria orgânica</p><p>do efluente: tratamento preliminar - lagoa anaeróbia - reator anaeróbio de manto de</p><p>lodo. Qual o problema dessa proposta?</p><p>99</p><p>FUNDAMENTOS DO TRATAMENTO</p><p>BIOLÓGICO</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>As águas residuais vêm de duas fontes principais: esgoto humano e resíduos de</p><p>processos de indústrias de manufatura. Essas, se não tratadas e lançadas, diretamente,</p><p>no meio ambiente, ocasionam a poluição das águas receptoras e doenças transmitidas</p><p>pela água seriam, amplamente, distribuídas. Nos primeiros anos do século XX, o método</p><p>de tratamento biológico foi desenvolvido, e, agora, é a base do tratamento de águas</p><p>residuais em todo o mundo, sendo que, simplesmente, envolve confinar bactérias</p><p>naturais em concentrações muito mais altas de tanques. Essas bactérias, com alguns</p><p>protozoários e outros micróbios, são chamadas, coletivamente, de lodo ativado. O</p><p>conceito de tratamento é muito simples. As bactérias removem pequenas moléculas</p><p>de carbono orgânico e as “comem”. Como resultado, essas bactérias crescem e as</p><p>águas residuais são limpas. As águas residuais, ou efluentes tratados, podem, então, ser</p><p>descarregados em águas receptoras, normalmente, em um rio ou mar.</p><p>Embora o conceito pareça ser muito simples, o controle do processo de</p><p>tratamento de efluentes é algo, extremamente, complexo, em razão da grande</p><p>quantidade de variáveis que pode afetá-lo. Isso inclui alterações na</p><p>composição da</p><p>flora bacteriana dos tanques de tratamento e mudanças no efluente que passa para a</p><p>planta. O afluente pode apresentar variações na vazão, na composição química, no pH</p><p>e na temperatura. Também, é preciso considerar os fluxos de água da chuva após as</p><p>tempestades. As plantas que recebem efluentes industriais precisam lidar com produtos</p><p>químicos recalcitrantes, que as bactérias podem degradar muito lentamente, e com</p><p>produtos químicos tóxicos, que inibem o funcionamento das bactérias do lodo ativado.</p><p>Concentrações elevadas de produtos químicos tóxicos podem ocasionar um choque</p><p>tóxico, o que mata as bactérias. Quando isso ocorre, a planta pode passar o efluente</p><p>não tratado para o meio ambiente, de forma direta, até que as bactérias mortas sejam</p><p>removidas dos tanques e uma nova “semente” bacteriana seja introduzida.</p><p>Globalmente, a composição dos efluentes lançados em águas receptoras é</p><p>regulamentada pelos órgãos ambientais nacionais. No Brasil, o Conselho Nacional do</p><p>Meio Ambiente (CONAMA) estabelece diretrizes aos órgãos ambientais para o cálculo,</p><p>a cobrança, a aplicação, a aprovação e o controle de gastos de recursos advindos da</p><p>compensação ambiental. As resoluções do CONAMA se preocupam com a prevenção</p><p>da poluição e, portanto, estabelecem limites de concentração de carbono orgânico</p><p>UNIDADE 2 TÓPICO 2</p><p>100</p><p>dissolvido (como DBO ou DQO), nitrogênio e fosfatos, que causam eutrofização nas águas</p><p>receptoras, dentre outros parâmetros. O CONAMA, também, tenta limitar a descarga</p><p>de produtos químicos tóxicos conhecidos, a fim de definir limites de concentração</p><p>permitidos no efluente.</p><p>2 OBJETIVOS DO TRATAMENTO BIOLÓGICO</p><p>Os processos biológicos são aqueles que, para ocorrer, microrganismos</p><p>aeróbicos, ou anaeróbicos, precisam atuar na transformação da matéria orgânica,</p><p>estejam sob a forma de sólidos dissolvidos e em suspensão ou compostos simples, como</p><p>sais minerais, gás carbônico, água etc. Esses processos se subdividem em aeróbicos e</p><p>anaeróbicos, de acordo com as características dos microrganismos.</p><p>O tratamento biológico de águas residuais municipais e industriais, em todo o</p><p>mundo, é realizado, principalmente, pelo processo de Lodo Ativado (LA). Novas tecnologias</p><p>estão sendo desenvolvidas, como reatores de biofilme, biorreatores de membrana,</p><p>reatores de lote de sequenciamento, dentre outras, mas, basicamente, todas derivam</p><p>do processo de lodo ativado. O objetivo comum de todas essas tecnologias é o uso de</p><p>microrganismos para remover carbono (C), nitrogênio (N), fósforo (P), micropoluentes e</p><p>patógenos.</p><p>Na literatura, existe um consenso de que uma série de compostos, ou</p><p>efluentes, que contém esses compostos, por exemplo, detergentes inorgânicos (duros),</p><p>bactericidas, antibióticos, dentre outros, deve ser separado antes de ser encaminhado</p><p>para um tratamento por processos biológicos. Se isso não é realizado, eficiências maiores</p><p>de 50% de remoção são atingidas com essa tecnologia. Geralmente, as substâncias que</p><p>apresentam um pH baixo possuem as capacidades de inibir, ou, até mesmo, mitigar a</p><p>ação dos microrganismos e estabilizar os efluentes que estão sob tratamento. Logo,</p><p>a estabilidade do pH, nos reatores biológicos, é um parâmetro crítico. Dessa forma,</p><p>podemos concluir que o desenho de um processo biológico de tratamento depende dos</p><p>seguintes fatores:</p><p>• Da estequiometria da reação bioquímica.</p><p>• Da velocidade da reação.</p><p>• Da forma de dispersão dos poluentes no interior do reator.</p><p>É importante, também, o tipo do reator biológico utilizado e o modo através</p><p>do qual o contato efluente-microrganismo é realizado, por exemplo. Dessa forma,</p><p>pode-se perceber que muitos desses parâmetros são de difícil controle, o que faz</p><p>com que o projeto de tratamento biológico passe a ser, necessariamente, empírico, o</p><p>que torna necessária, para o alcance de êxito durante o desenvolvimento, a realização</p><p>de ensaios de tratabilidade em escala-piloto, antes que seja desenvolvido o processo</p><p>em planta industrial.</p><p>101</p><p>O processo biológico é empregado quando a carga orgânica existente no</p><p>efluente não é removida após a utilização de um processo físico-químico. Geralmente,</p><p>esses processos podem ser classificados como aeróbicos, anaeróbicos e mistos. A</p><p>seguir, analisaremos, brevemente, alguns dos processos biológicos mais comuns.</p><p>• Lodos ativados: é o processo biológico mais utilizado no mundo e consiste</p><p>no tratamento biológico aeróbico realizado com flocos microbianos em</p><p>suspensão no efluente submetido ao tratamento. A depender do processo</p><p>utilizado, é necessário um período de retenção que varia entre 15 e 40</p><p>horas, com uma importante admissão de oxigênio no reator. Se os tempos</p><p>de retenção são muito longos, isso pode levar à produção de efluentes,</p><p>altamente, nitrificados. Torna-se interessante, então, a utilização de oxigênio</p><p>puro no processo, já que, assim, o período de retenção é reduzido, com uma</p><p>variação entre seis e 12 horas. Um ponto importante a ser observado são as</p><p>variações de pH. Medidas especiais devem ser adotadas, pois, em muitos</p><p>casos, o meio apresenta uma tendência de acidificação, assim, é necessária</p><p>a realização de uma adição controlada de "leite de cal". Para se alcançar uma</p><p>maior eficiência, é realizada a recirculação dos lodos ativados, com o objetivo</p><p>de se obter uma população microbiana ativa, fator muito importante para a</p><p>eficiência do tratamento. A eficiência média alcançada, utilizada a técnica</p><p>de lodos ativados, geralmente, é de, aproximadamente, 85%, e pode, caso</p><p>seja realizado um bom controle analítico, ultrapassar 95% de remoção da</p><p>carga orgânica. O sistema de lodo ativado, frequentemente, possui um</p><p>problema adicional: a disposição final dos lodos. Previamente à desidratação</p><p>do lodo, deve passar por um processo de digestão para que problemas de</p><p>mau cheiro não ocorram. Além disso, em muitos casos, esse lodo deve ser</p><p>clarificado. Nas unidades de pequeno porte, é comum serem utilizados leitos</p><p>de secagem; já nas de médio porte, filtros-prensa ou prensa desaguadora</p><p>são mais empregados; finalmente, nas de grande porte, são mais comuns os</p><p>filtros-prensa e as centrífugas. Assim, o processo completo de tratamento é</p><p>composto, basicamente, pelas seguintes unidades: elevatórias de efluente</p><p>bruto, gradeamento, aeração, decantação, recirculação e digestão do lodo,</p><p>leitos de secagem, desinfecção final e comando elétrico central;</p><p>• Lagoas aeradas: são uma variação do processo de lodo ativado, descrito</p><p>anteriormente. Entretanto, nesse método, a recirculação de lodos não é</p><p>realizada. O resultado obtido é uma biomassa ativa em uma lagoa muito</p><p>diluída, que necessita de períodos mais longos de aeração para que os</p><p>níveis de eficiência, anteriormente, descritos sejam alcançados. Assim, é</p><p>comum que o período de retenção varie entre quatro e 10 dias;</p><p>• Lagoas de estabilização: são diferentes das lagoas aeradas por não utilizar</p><p>equipamentos para aeração. Funcionam, unicamente, com a aeração natural</p><p>(superficial), com a fotossíntese, como fontes de oxigênio. A radiação solar</p><p>ultravioleta é utilizada como agente desinfetante. Para a instalação, são</p><p>102</p><p>necessárias grandes áreas de terrenos, as quais precisam ser inundadas.</p><p>Além disso, outra desvantagem desse processo é a emanação de odores</p><p>desagradáveis no período do verão, devido às temperaturas mais elevadas.</p><p>Outro fato que merece atenção é a ocorrência frequente de assoreamento</p><p>da lagoa, incluindo a proliferação de insetos nesses meses quentes do ano.</p><p>Por fim, outro problema muito comum, nesse tipo de sistema, é a ocorrência</p><p>de desequilíbrio entre as algas-bactérias, o que entrega, em alguns casos,</p><p>a eutrofização rápida das lagoas;</p><p>• Filtros biológicos horizontais (leitos percoladores): esse tipo de tratamento</p><p>faz uso de um meio suporte fixo ao qual se aderem os microrganismos.</p><p>Os meios, mais comumente, utilizados são brita, seixos, argila expandida,</p><p>madeira e alguns materiais plásticos. Nesse processo, a matéria orgânica,</p><p>contida no efluente, é absorvida,</p><p>ou adsorvida, na película biológica fixa</p><p>no suporte e, em seguida, passa por uma oxidação. Para o projeto desse</p><p>tipo de tratamento, é necessário um grande conhecimento do tema, pois</p><p>a presença de matéria orgânica em excesso pode levar a uma troca de</p><p>oxigênio insuficiente, o que tem, como consequência, uma eficiência baixa</p><p>do leito. Como os outros processos biológicos, os filtros biológicos, também,</p><p>são sensíveis a variações climáticas;</p><p>• Discos biológicos e torres biológicas: essas técnicas de tratamento</p><p>biológico fazem uso de materiais plásticos sintéticos no processo. No</p><p>caso dos discos biológicos, os materiais utilizados apresentam uma ampla</p><p>superfície ativa, uma vez que esses discos são organizados em paralelo, em</p><p>grande proximidade uns dos outros, e um eixo único, responsável por esses</p><p>discos girarem lentamente (em uma rotação média de 2 rpm). Os discos</p><p>permanecem com 40% de área submersa no efluente a ser tratado, de forma</p><p>que o material orgânico é absorvido por um filme biológico, suportado nos</p><p>discos e oxidado na presença de oxigênio em excesso. A principal vantagem</p><p>da utilização dessa tecnologia é a possibilidade de construção modular, que</p><p>permite que uma grande quantidade desses discos seja disposta em série</p><p>para que uma eficiência de tratamento elevada seja alcançada. As torres</p><p>biológicas são uma variante do processo que utiliza discos biológicos, as</p><p>quais diferem em relação à construção, que é realizada verticalmente. Isso</p><p>diminui, dessa forma, a área ocupada. O recheio sintético (polímero) torna</p><p>as estruturas simples e leves, o que facilita a utilização delas. Os resultados</p><p>de eficiência de remoção são muito superiores aos daqueles sistemas que</p><p>utilizam recheios clássicos.</p><p>O tratamento de efluentes, também, pode ocorrer por meio de processos</p><p>anaeróbicos, o que possibilita a utilização de baixas vazões por meio de câmaras</p><p>sépticas, seguidas por filtros anaeróbicos. Quando se têm vazões mais elevadas, é mais</p><p>interessante o uso de reatores anaeróbicos, seguidos de filtros anaeróbicos.</p><p>103</p><p>O processo de tratamento consiste em três etapas: hidrólise enzimática,</p><p>acidificação (ou fermentação ácida) e metanização. Na primeira, os produtos são</p><p>dissolvidos em água (motivo pelo qual se chama hidrólise). Na segunda, os açúcares são</p><p>convertidos em ácidos ao mesmo tempo que as graxas e as proteínas se decompõem</p><p>em aminoácidos, álcoois, aldeídos, dentre outros. Na terceira, ocorre a reação bioquímica</p><p>de fermentação metânica, na qual os ácidos orgânicos são convertidos em metano e</p><p>anidrido carbônico.</p><p>Esse processo é sensível a diversos parâmetros, como sobrecargas de poluentes,</p><p>temperatura e presença de detergentes. A utilização de metano, também, traz à tona</p><p>uma maior necessidade de questões relacionadas à segurança. Em muitas instalações,</p><p>é realizado o despejo dele na atmosfera sem nenhum tratamento prévio. Isso, também,</p><p>pode ocorrer com o lodo no fundo do tanque, que, muitas vezes, não tem o destino</p><p>correto garantido pelos caminhões limpa-fossa utilizados no processo. Entretanto, em</p><p>alguns casos, a estabilização do lodo é realizada com a adição de cal, com a formação de</p><p>um lodo com um pH bem elevado. Assim, o controle de parâmetros, nesses tratamentos,</p><p>deve ser muito bem definido, pois a lixiviação pode causar danos ambientais.</p><p>A respeito de questões relacionadas aos projetos desses equipamentos,</p><p>abordaremos, a seguir, alguns pontos importantes relacionados às lagoas e aos</p><p>reatores anaeróbicos:</p><p>• Lagoas anaeróbicas: são utilizadas quando o objetivo do tratamento é</p><p>uma maior redução da matéria orgânica. Geralmente, ocupam um espaço</p><p>pequeno, pela necessidade de uma maior profundidade (entre 4 a 6 m).</p><p>Como subproduto, a emanação de maus odores é recorrente em razão do</p><p>processo de fermentação ácida (metanização);</p><p>• Reatores anaeróbicos: são uma forma mais compacta do sistema de lagoas.</p><p>Os reatores são tanques construídos para o processo de tratamento, os quais</p><p>possuem controle de produção do metano, além de diversos dispositivos de</p><p>segurança. Têm a vantagem de viabilizar a utilização do metano em outros</p><p>processos (como geração de energia). Devem ser seguidos por etapas de</p><p>tratamento complementar, pois possuem uma eficiência de remoção de</p><p>carga orgânica mediana de, no máximo, 60%.</p><p>O Brasil, ainda, possui poucas unidades de tratamento anaeróbico que realizam</p><p>o reaproveitamento do biogás gerado nesses processos, sendo que a maioria delas,</p><p>simplesmente, tem esse efluente gasoso lançado, diretamente, na atmosfera, o que não</p><p>é uma alternativa, ambientalmente, adequada, isso porque o biogás possui componentes</p><p>que, além de serem danosos às pessoas expostas, são explosivos e ferem o ambiente</p><p>da circunvizinhança (ocasionam a corrosão de metais, por exemplo). Um dos problemas</p><p>mais sérios, é claro, está relacionado ao perigo de explosão, resultante da mistura de</p><p>104</p><p>metano com o ar. O biogás que é gerado nos reatores não oferece riscos, pois não</p><p>contém oxigênio. Entretanto, a introdução de ar, em qualquer etapa, seja no transporte,</p><p>no armazenamento ou no tratamento, pode dar origem a uma mistura, extremamente,</p><p>explosiva. Normalmente, é recomendado que a concentração de metano seja mantida</p><p>fora do intervalo de 5% a 15% (em volume), e, a de oxigênio, abaixo do intervalo de 3%</p><p>a 11%. Uma atenção especial deve ser prestada no que diz respeito às consequências</p><p>de vazamentos, ou ao acúmulo dessa mistura em ambientes de trabalho, internos ou</p><p>externos a edificações, pois pode ocorrer o acúmulo de biogás que, se atinge determinada</p><p>faixa de porcentagem de ar/metano, propicia explosões fatais.</p><p>É importante destacar que estão surgindo novas soluções interessantes e mais</p><p>sustentáveis. Elas incluem, por exemplo, a recuperação de nutrientes (fósforo) de águas</p><p>residuais ou a conversão de componentes de resíduos orgânicos em resíduos utilizáveis</p><p>e valiosos compostos, como bioplásticos (polihidroxialcanoatos, PHA). A conversão de</p><p>resíduos orgânicos em energia, pela produção de metano, durante a digestão anaeróbica,</p><p>tem sido utilizada há décadas, e esses processos estão sendo desenvolvidos com</p><p>outros, de produção de energia, como células de combustível microbianas.</p><p>A gestão desses sistemas microbianos complexos depende de um conhecimento</p><p>fundamental das populações microbianas envolvidas e dos fatores que regulam</p><p>as atividades delas. Uma identificação confiável dos microrganismos envolvidos é</p><p>fundamental e envolve um conjunto de ferramentas e diversos métodos independentes</p><p>de cultura, o que possibilita esse controle com altas sensibilidade e precisão. Não só a</p><p>identidade, mas, também, os conhecimentos da ecofisiologia, da ecologia e da dinâmica</p><p>populacional são essenciais. Dessa forma, estamos ganhando uma compreensão cada</p><p>vez maior dos principais microrganismos envolvidos em muitos processos e de como</p><p>afetar a presença e a atividade deles.</p><p>3 A FUNÇÃO DOS MICRORGANISMOS</p><p>O esgoto doméstico é composto, em grande parte, por carbono orgânico,</p><p>seja em solução ou como material particulado. Cerca de 60% dele está em forma de</p><p>partículas e um pouco menos da metade desse percentual é grande o suficiente para</p><p>sair da suspensão. Partículas de 1 nm a 100 µm permanecem em suspensão coloidal e,</p><p>durante o tratamento, ficam adsorvidas nos flocos de lodo ativado.</p><p>A maior parte da matéria orgânica é, facilmente, biodegradável, composta</p><p>por proteínas, aminoácidos, peptídeos, carboidratos, gorduras e ácidos graxos. A</p><p>proporção média de carbono para nitrogênio e fósforo (ou proporção C:N:P) é indicada</p><p>de forma variada, aproximadamente, 100:17:5 ou 100:19:6. Isso é próximo do ideal</p><p>para o crescimento das bactérias de lodo ativado. No entanto, os efluentes industriais</p><p>105</p><p>são muito mais variáveis em composição. Os efluentes produzidos pelas indústrias</p><p>cervejeira, de celulose e papel, por exemplo, são deficientes em nitrogênio e fosfato.</p><p>Esses nutrientes precisam ser adicionados, portanto, para atingir a proporção correta</p><p>para o crescimento</p><p>microbiano e permitir que o tratamento prossiga de maneira ideal.</p><p>Por esse motivo, é preciso um conhecimento mais aprofundado dos microrganismos</p><p>utilizados no processo de tratamento biológico.</p><p>3.1 COMPOSIÇÃO DO LODO ATIVADO</p><p>O lodo ativado da bacia de aeração de uma estação de tratamento de águas</p><p>residuais é um ecossistema complexo de organismos concorrentes. Os organismos</p><p>dominantes são as bactérias, das quais podem existir 300 espécies presentes. As</p><p>bactérias estão entre os menores e mais abundantes organismos vivos. Cada uma</p><p>compreende uma única célula, que varia de tamanho, com cerca de 0,5 – 2 µm. Do</p><p>lado de fora, a célula é delimitada por uma membrana, a qual regula o influxo de íons</p><p>e moléculas da água circundante. Esse, por sua vez, é cercado por uma parede celular</p><p>rígida, feita de um polímero de açúcar. O interior da célula contém o citoplasma e</p><p>milhares de diferentes substâncias químicas, cujas reações são reguladas por enzimas.</p><p>A célula bacteriana não possui núcleo. A maioria das bactérias é esférica, mas algumas</p><p>podem ser em forma de bastonete ou ter uma forma espiral. As bactérias filamentosas</p><p>incluem as longas cadeias de pequenas células bacterianas, às vezes, circundadas por</p><p>uma bainha tubular, e podem alcançar comprimentos de até 100µm.</p><p>Figura 6 – Corte transversal de uma bactéria</p><p>FONTE: https://pt.wikipedia.org/wiki/C%C3%A9lula#/media/Ficheiro:Prokaryote_cell.svg.</p><p>Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>106</p><p>Compostos de baixo peso molecular se difundem para as bactérias (ingestão)</p><p>por meio da parede celular. Ao mesmo tempo, algumas moléculas complexas maiores,</p><p>sintetizadas dentro da bactéria, passam para o lado de fora. Esse processo é conhecido</p><p>como secreção. As secreções incluem lodos e géis, que podem unir as bactérias e</p><p>enzimas. As enzimas quebram grandes moléculas orgânicas em monômeros menores,</p><p>pequenos o suficiente para ser ingeridos.</p><p>As bactérias utilizam as moléculas ingeridas para a síntese de novas moléculas</p><p>em um processo de crescimento. Quando atinge o tamanho normal, a bactéria se divide</p><p>em duas, e o processo se repete. Se as moléculas de nutrientes não são limitantes, isso</p><p>gera um crescimento exponencial do número de bactérias.</p><p>As bactérias, em uma estação de tratamento de águas residuais, compreendem</p><p>heterotróficas e autotróficas. As bactérias heterotróficas, ou carbonáceas, são o grupo</p><p>predominante de organismos. Caracterizam-se por se alimentar, principalmente, de</p><p>moléculas de carbono orgânico em vez de inorgânicas. Em contraste, os autótrofos</p><p>absorvem produtos químicos inorgânicos e os usam na síntese de compostos orgânicos.</p><p>As bactérias nitrificantes, que removem amônia das águas residuais, são as mais</p><p>importantes desse grupo. Existem, relativamente, poucas espécies de autotróficas, e,</p><p>como têm baixas taxas de crescimento, tendem a ser superadas pelas heterótrofas, de</p><p>crescimento mais rápido.</p><p>Em um tanque de aeração bem conservado, as bactérias são concentradas</p><p>em um material floculante de lodo ativado, embora algumas, sempre, ocorram livres no</p><p>efluente. Os flocos são formados a partir de agregados de polímeros orgânicos não vivos</p><p>que, provavelmente, são secretados por bactérias. Possuem estrutura porosa aberta e</p><p>são, suficientemente, robustas para suportar as forças de cisalhamento, criadas pelo</p><p>movimento da água, durante a aeração dos tanques. Variam de tamanho, de menos de</p><p>10 µm até 1 mm (1.000 µm).</p><p>As bactérias são adsorvidas nas superfícies interna e externa do floco, sendo</p><p>que um floco de tamanho médio pode abrigar milhões de bactérias. Imediatamente,</p><p>após o efluente entrar no tanque de aeração, as partículas finas, coloidais e moléculas</p><p>grandes ficam emaranhadas e adsorvidas ao material do floco. Isso tem a vantagem de</p><p>que as enzimas que são secretadas pelas bactérias, na água, tendem a ficar confinadas</p><p>nas proximidades do substrato, o que facilita, assim, a digestão. No entanto, para as</p><p>bactérias que vivem no interior do floco, a disponibilidade de oxigênio pode ser um</p><p>problema. Isso ocorre porque o oxigênio deve se difundir ao longo de um gradiente de</p><p>concentração de águas residuais, por meio do material do floco para o interior.</p><p>As bactérias de flocos desagregados podem continuar a crescer quando a</p><p>concentração de oxigênio do licor misto é de, apenas, 0,6 mg O2/l. Para garantir essa</p><p>concentração no interior de um floco grande, uma concentração de oxigênio do licor</p><p>107</p><p>misto de 1,2 – 2,0 mg O2/ l pode ser necessária. Muitas vezes, quando o tanque de</p><p>aeração é operado em concentração abaixo de 2,0 mg O2/l, os centros dos flocos podem</p><p>ficar sem oxigênio e colonizados por bactérias anaeróbicas facultativas. A superfície</p><p>externa dos flocos de lodo ativado é, frequentemente, colonizada por microrganismos</p><p>de nível trófico superior, incluindo protozoários e rotíferos. Alimentam-se de bactérias e</p><p>de material particulado nas águas residuais.</p><p>Como em todos os ecossistemas, os organismos constituintes estão em um</p><p>estado estacionário dinâmico. Assim, as espécies bacterianas dominantes podem mudar,</p><p>às vezes, diariamente, em resposta a mudanças na composição das águas residuais. As</p><p>espécies de bactérias que têm a capacidade de secretar enzimas, para quebrar uma</p><p>nova fonte de alimento, crescem mais rapidamente, o que aumenta, assim, um número</p><p>relativo. Esse processo é conhecido como adaptação, ou aclimatação. Em alguns casos,</p><p>a exposição a baixos níveis de substâncias químicas, potencialmente, tóxicas, como o</p><p>fenol, pode ocasionar, durante um período de dias, a indução de enzimas a digeri-los.</p><p>Essas espécies de bactérias podem, então, explorar o tóxico como fonte de alimento.</p><p>3.2 METABOLISMO DA BACTÉRIA</p><p>O tratamento de esgoto, em um tanque de aeração, envolve a remoção de</p><p>carbono orgânico misturado no licor, por meio da ingestão pelas bactérias. Uma vez</p><p>ingeridos, os compostos de carbono são metabolizados. O metabolismo compreende as</p><p>milhares de reações químicas simultâneas que ocorrem, a qualquer momento, dentro</p><p>da bactéria. Em cada uma dessas reações, um substrato, na presença de uma enzima</p><p>(que atua como catalisador), é convertido em produto.</p><p>O produto, então, torna-se o substrato para a próxima etapa da cadeia, e é,</p><p>quase imediatamente, convertido na presença de outra enzima específica, em um</p><p>produto diferente, e assim por diante. Para que algumas dessas reações ocorram, é</p><p>necessário fornecer energia química (reações endergônicas). Em outras reações</p><p>(reações exergônicas), a energia é liberada, geralmente, em forma de calor.</p><p>108</p><p>Figura 7 – Mecanismo do metabolismo das bactérias</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2005)</p><p>As principais divisões do metabolismo que interessam aqui são:</p><p>• Catabolismo, ou metabolismo energético: compreende uma série</p><p>de reações nas quais os compostos de carbono são decompostos</p><p>para produzir energia celular. Essa é a oxidação biológica e</p><p>envolve a absorção de oxigênio pela bactéria. Também, é a base</p><p>do processo conhecido como respiração.</p><p>• Anabolismo: são reações biossintéticas nas quais pequenas</p><p>moléculas são unidas para formar macromoléculas de grande</p><p>peso molecular. Isso requer um aporte de energia do catabolismo</p><p>e é a base do processo de crescimento.</p><p>ATENÇÃO</p><p>Embora existam milhares de reações químicas envolvidas no metabolismo de</p><p>uma bactéria, podemos identifi car os três principais processos que são relevantes para</p><p>o tratamento biológico de esgoto:</p><p>• Ingestão</p><p>• Respiração.</p><p>• Crescimento e divisão.</p><p>109</p><p>O carbono orgânico ingerido pode seguir diferentes vias. Alguns seguem o</p><p>caminho do catabolismo, ou da respiração, e terminam como dióxido de carbono. Esse</p><p>carbono é perdido para o sistema. O carbono orgânico restante segue a via de anabolismo,</p><p>ou crescimento, e termina em uma nova biomassa. Esse carbono é, portanto, retido no</p><p>sistema. O objetivo da respiração é fornecer a energia necessária ao crescimento e à</p><p>manutenção da bactéria.</p><p>Esses três processos – ingestão, respiração e crescimento – são, altamente,</p><p>acoplados, ou entrelaçados,</p><p>3.3 OUTROS MICRORGANISMOS IMPORTANTES PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTES ....115</p><p>RESUMO DO TÓPICO 2 ....................................................................................................... 118</p><p>AUTOATIVIDADE ................................................................................................................ 119</p><p>TÓPICO 3 - PROCESSOS DE TRATAMENTO ...................................................................... 121</p><p>1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 121</p><p>2 PROCESSOS FÍSICOS ..................................................................................................... 121</p><p>2.1 FLOCULAÇÃO ......................................................................................................................................121</p><p>2.2 SEDIMENTAÇÃO ................................................................................................................................ 122</p><p>2.3 FILTRAÇÃO ......................................................................................................................................... 123</p><p>3 PROCESSOS QUÍMICOS E FÍSICO-QUÍMICOS ...............................................................123</p><p>3.1 PRECIPITAÇÃO ................................................................................................................................... 124</p><p>3.2 ADSORÇÃO ......................................................................................................................................... 124</p><p>3.3 DESINFECÇÃO ................................................................................................................................... 125</p><p>4 PROCESSOS BIOLÓGICOS .............................................................................................126</p><p>4.1 PROCESSO AERÓBICO ..................................................................................................................... 126</p><p>4.2 PROCESSO ANAERÓBICO ............................................................................................................... 127</p><p>5 PROCESSOS HÍBRIDOS ..................................................................................................128</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................129</p><p>RESUMO DO TÓPICO 3 .......................................................................................................135</p><p>AUTOATIVIDADE ................................................................................................................136</p><p>REFERÊNCIAS ....................................................................................................................138</p><p>UNIDADE 3 — PROCESSAMENTO, TRATAMENTO E</p><p>DESTINAÇÃO FINAL DE LODOS ........................................................................................139</p><p>TÓPICO 1 — CARACTERÍSTICAS DO LODO ....................................................................... 141</p><p>1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 141</p><p>2 DEGRADAÇÃO AMBIENTAL ............................................................................................142</p><p>3 LODO: CONCEITOS ......................................................................................................... 144</p><p>3.1 CARACTERÍSTICAS DO LODO ......................................................................................................... 145</p><p>4 ASPECTOS LEGAIS .........................................................................................................150</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1 .......................................................................................................153</p><p>AUTOATIVIDADE ................................................................................................................154</p><p>TÓPICO 2 - ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO ............................................................. 157</p><p>1 INTRODUÇÃO ................................................................................................................... 157</p><p>2 ETAPAS DE TRATAMENTO ..............................................................................................158</p><p>2.1 ADENSAMENTO ................................................................................................................................. 159</p><p>2.2 ESTABILIZAÇÃO ................................................................................................................................161</p><p>2.2.1 Estabilizações aeróbica e anaeróbica ................................................................................ 162</p><p>2.2.2 Estabilização química ............................................................................................................ 169</p><p>2.2.3 Estabilização térmica ............................................................................................................ 170</p><p>2.3 CONDICIONAMENTO ........................................................................................................................ 170</p><p>2.4 DESIDRATAÇÃO ................................................................................................................................ 172</p><p>2.5 HIGIENIZAÇÃO ....................................................................................................................................177</p><p>RESUMO DO TÓPICO 2 ....................................................................................................... 181</p><p>AUTOATIVIDADE ................................................................................................................182</p><p>TÓPICO 3 - DESTINAÇÃO FINAL DO LODO .......................................................................185</p><p>1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................................185</p><p>2 APLICAÇÃO NO SOLO ....................................................................................................186</p><p>2.1 DISPOSIÇÃO FINAL: ATERRO SANITÁRIO .................................................................................... 187</p><p>2.2 RECICLAGEM AGRÍCOLA ................................................................................................................190</p><p>3 REDUÇÃO TÉRMICA ........................................................................................................193</p><p>4 CONCLUSÕES .................................................................................................................199</p><p>LEITURA COMPLEMENTAR ...............................................................................................201</p><p>RESUMO DO TÓPICO 3 ...................................................................................................... 204</p><p>AUTOATIVIDADE ............................................................................................................... 205</p><p>REFERÊNCIAS ................................................................................................................... 207</p><p>1</p><p>UNIDADE 1 -</p><p>CARACTERIZAÇÃO DE</p><p>ÁGUAS RESIDUÁRIAS</p><p>OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM</p><p>PLANO DE ESTUDOS</p><p>A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:</p><p>• reconhecer as legislações pertinentes ao saneamento básico;</p><p>• compreender as características das águas residuárias;</p><p>• entender os aspectos relativos aos sistemas públicos de esgoto sanitário, com o</p><p>envolvimento de aspectos físicos, químicos e biológicos das águas residuárias;</p><p>• introduzir conteúdos relacionados à autodepuração de corpos d’água.</p><p>A cada tópico desta unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de</p><p>reforçar o conteúdo apresentado.</p><p>TÓPICO 1 – PARÂMETROS DE QUALIDADE</p><p>TÓPICO 2 – CARACTERÍSTICAS DOS ESGOTOS</p><p>TÓPICO 3 – AUTODEPURAÇÃO DOS CORPOS HÍDRICOS</p><p>Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure</p><p>um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações.</p><p>como será mostrado a seguir. Nenhum processo pode ser</p><p>mais rápido do que o outro. Uma implicação disso é que, por exemplo, se você mede</p><p>a taxa de respiração, mede, também, indiretamente, as taxas de crescimento e de</p><p>ingestão de carbono.</p><p>Figura 8 – Representação de uma única bactéria com a relação entre os três processos</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2005)</p><p>O crescimento é o motor e o passo limitante da taxa. Cada bactéria tem uma</p><p>taxa máxima de crescimento, geneticamente, programada, que é alcançada em</p><p>condições ideais. À medida que cresce, retira compostos de carbono do pool interno,</p><p>no citoplasma. O carbono flui para dentro (ou é ingerido) do licor misturado para manter</p><p>esse reservatório cheio. Ao mesmo tempo, a energia é usada para a biossíntese e o</p><p>crescimento, e, portanto, as vias de catabolismo da respiração, também, retiram carbono</p><p>do reservatório interno, e isso proporciona a absorção de carbono pela ingestão. Agora,</p><p>aprofundaremos os nossos conhecimentos nesses três processos.</p><p>110</p><p>3.2.1 Ingestão</p><p>A ingestão envolve a passagem de compostos orgânicos de carbono, outras</p><p>moléculas e íons misturados ao licor para a bactéria. Para que isso ocorra, eles precisam</p><p>passar pela parede celular e pela membrana interna. A parede celular não apresenta</p><p>muita barreira e o controle da entrada é exercido na membrana interna. Íons, como o</p><p>sódio, difundem-se, pois a concentração, no licor misto, é maior do que no interior da</p><p>bactéria. Eles, então, precisam ser “bombeados” de volta, para manter o estado interno</p><p>estável. Da mesma forma, pequenas moléculas orgânicas passam ao longo de um</p><p>gradiente de concentração ou podem ser auxiliadas, na entrada, por vários mecanismos</p><p>localizados na membrana interna. A maioria das moléculas grandes é excluída. A fim</p><p>de usá-los para nutrição e crescimento, as bactérias secretam enzimas na água para</p><p>digeri-las em pequenos monômeros, que podem, então, passar para a célula.</p><p>Diferentes espécies de bactérias são específicas para as enzimas que secretam,</p><p>e isso determina que substâncias químicas elas podem explorar como fonte de alimento.</p><p>A capacidade de secretar uma determinada enzima pode estar latente. Em outras</p><p>palavras, a bactéria requer a presença de determinado composto químico na água para</p><p>ativar os genes para a síntese da enzima necessária para a digestão. Essa é a base do</p><p>processo de aclimatação, ou adaptação, em lodo ativado, mencionado anteriormente.</p><p>3.2.2 Crescimento e divisão</p><p>As bactérias mostram prodigiosas proezas de crescimento. Algumas bactérias</p><p>podem dobrar de biomassa em menos de 20 minutos, desde que tenham condições</p><p>adequadas de temperatura e pH e abundância de carbono orgânico, outros nutrientes,</p><p>oligoelementos etc. Observe que uma bactéria individual tem capacidade limitada de</p><p>crescimento. Cresce do tamanho de uma célula-filha, produzida no momento da divisão,</p><p>para o tamanho normal da célula. A taxa de crescimento é, portanto, medida como o</p><p>aumento do número de células com o tempo.</p><p>As condições necessárias para o crescimento variam entre as espécies de</p><p>bactérias. No entanto, existem alguns princípios gerais. A taxa de crescimento observada</p><p>é resultado de fatores genéticos e ambientais. A forma das curvas de crescimento e a</p><p>taxa máxima de crescimento sob condições ótimas são determinadas geneticamente.</p><p>Os efeitos dos fatores ambientais são descritos a seguir:</p><p>• Concentração do substrato – o principal substrato para o crescimento é o</p><p>COD, ou Carbono Orgânico Degradável, que está misturado ao licor. Com o</p><p>aumento da concentração de substrato, a taxa de crescimento aumenta</p><p>111</p><p>exponencialmente e depois se estabiliza. Assim, com o aumento na</p><p>concentração de substrato no meio, não há mais aumento no crescimento.</p><p>As bactérias estão em sua taxa máxima de crescimento.</p><p>• Disponibilidade de outros nutrientes – embora o principal requisito de</p><p>substrato seja o carbono, o crescimento também depende da ingestão de</p><p>nitrogênio e fósforo. A proporção ideal de C:N:P no licor misto é geralmente</p><p>considerada de 100:5:1. Componentes traço, que incluem S, Na, Ca, Mg, K e</p><p>Fe também são necessários e estão disponíveis em abundância no esgoto</p><p>doméstico. Por outro lado, as águas residuais das indústrias de fabricação</p><p>de cerveja, papel e celulose e processamento de alimentos podem ser</p><p>deficientes em nitrogênio e fósforo. Os nutrientes, portanto, precisam ser</p><p>adicionados ao licor misto para obter o máximo crescimento bacteriano e</p><p>otimizar o tratamento carbonáceo. Do ponto de vista operacional, a falta ou</p><p>insuficiência de um nutriente crítico pode resultar em tratamento incompleto,</p><p>porque as bactérias são incapazes de crescer de forma otimizada.</p><p>• Oxigênio – o crescimento pode ser inibido se a concentração de oxigênio</p><p>cair para níveis muito baixos no tanque de aeração. Isso ocorre porque o</p><p>oxigênio se torna limitante para a respiração.</p><p>• Temperatura – as bactérias têm uma faixa de temperatura viável geneticamente</p><p>determinada. Para a maioria das bactérias carbonáceas do lodo ativado, isso</p><p>fica dentro do intervalo de 0 a 30 °C. No entanto, as bactérias termofílicas</p><p>sobrevivem e crescem entre cerca de 30 °C e 60 °C. Em geral, a taxa de</p><p>crescimento segue a regra de Arrhenius, que dita que as reações químicas</p><p>dobram de velocidade com um aumento de 10 °C na temperatura. Assim,</p><p>à medida que a temperatura aumenta, a taxa de crescimento e, portanto, a</p><p>necessidade de oxigênio para a respiração, aumentam.</p><p>• Toxicidade – produtos químicos tóxicos nas águas residuais podem</p><p>entrar nas bactérias e inibir uma ou mais enzimas das vias envolvidas no</p><p>anabolismo ou no catabolismo. Se as reações catabólicas da respiração</p><p>são afetadas, a taxa de respiração e a produção de energia são reduzidas</p><p>e, portanto, a taxa de crescimento é reduzida. Por outro lado, se as vias</p><p>anabólicas de biossíntese são inibidas, a taxa de crescimento é reduzida,</p><p>e isso é acompanhado por uma queda na taxa de respiração, pois a</p><p>necessidade de energia é reduzida. Independentemente de onde o produto</p><p>químico tóxico exerce seu efeito inibitório, o crescimento, a respiração e</p><p>a ingestão serão igualmente inibidas, como será apresentado a seguir. No</p><p>tanque de aeração, portanto, a toxicidade terá o efeito de reduzir a taxa na</p><p>qual o carbono orgânico é degradado. Isso pode ser facilmente monitorado</p><p>observando as mudanças na taxa de respiração do lodo ativado.</p><p>112</p><p>Figura 9 – Produtos químicos tóxicos podem inibir a via metabólica da respiração ou a via metabólica do</p><p>crescimento</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2005)</p><p>3.2.3 Respiração</p><p>Essa é uma cadeia de reações metabólicas pelas quais uma molécula de</p><p>substrato é oxidada e a energia é disponibilizada para realizar o trabalho dentro da célula.</p><p>A energia contida em um substrato como a glicose é rapidamente liberada como calor</p><p>quando é oxidada pela queima no ar. Quando a glicose é metabolizada na respiração, a</p><p>mesma quantidade de energia é finalmente liberada, mas somente após parte dela ter</p><p>sido usada para realizar o trabalho celular. Durante a respiração, a energia é inicialmente</p><p>capturada pela molécula de adenosina difosfato (ADP). Isso adiciona outro grupo fosfato</p><p>para formar trifosfato de adenosina (ATP). A energia que é capturada ou transferida é</p><p>armazenada no que, às vezes, é chamado de “ligação fosfato de alta energia”. Então,</p><p>quando a glicose é metabolizada, a reação geral que ocorre é a seguinte:</p><p>C6H12O6 + 6O2 + 38 ADP + 38P 6CO2 + 6H2O + 38ATP</p><p>113</p><p>Esse não é um mecanismo de captura de energia perfeitamente eficiente, e parte</p><p>da energia é perdida como calor. O ATP, então, se move para outro local dentro da célula</p><p>e libera a energia para realizar o trabalho, conforme descrito abaixo. Ao mesmo tempo, o</p><p>grupo fosfato é liberado, regenerando o ADP novamente. Então, no geral, temos:</p><p>38ATP 38ADP + 38P + trabalho + calor</p><p>O ATP é usado tão rapidamente quanto é produzido. A etapa limitante da taxa é,</p><p>de fato, a necessidade de energia. Quanto mais rápido a célula estiver usando</p><p>energia,</p><p>mais rápidas serão as reações na respiração. Da equação acima, ficará claro que a taxa</p><p>de respiração pode ser medida pela taxa de absorção de oxigênio, pela taxa de produção</p><p>de CO2 ou pela taxa de liberação de calor. O dióxido de carbono é difícil de medir em</p><p>meio aquoso. A produção de calor pode ser medida em um calorímetro, mas a medida</p><p>mais simples da taxa de respiração é medindo a taxa de absorção de oxigênio utilizando</p><p>a técnica respirométrica de lodo ativado.</p><p>E por que as bactérias precisam de energia? Todos os organismos vivos precisam</p><p>de um aporte de energia simplesmente para manter o estado estacionário. Por exemplo,</p><p>cada bactéria está envolvida no bombeamento de íons que se difundem por meio da</p><p>parede celular e em vários processos de autorreparação. Todos esses processos podem</p><p>ser agrupados como manutenção e todos requerem energia. Se a bactéria é móvel (e a</p><p>maioria não é), a energia é usada na propulsão. No entanto, o principal uso de energia</p><p>em bactérias é para a biossíntese, para o crescimento.</p><p>O crescimento envolve a união de compostos de baixo peso molecular para formar</p><p>macromoléculas, que podem, então, ser modificadas e montadas para formar estruturas</p><p>como membranas, paredes celulares etc., que são unidas por ligações peptídicas para</p><p>formar proteínas, e assim por diante. A energia transferida pelas moléculas de ATP é</p><p>usada para fazer esse trabalho. No decorrer disso, alguma energia ainda é perdida como</p><p>calor. Assim, à medida que as bactérias crescem, elas liberam calor, e isso faz com que</p><p>a temperatura do tanque de aeração fique acima da temperatura do ar ambiente.</p><p>Em uma bactéria em crescimento normal, há um certo número de moléculas</p><p>deixadas de lado como produtos de armazenamento. Esses estão principalmente na</p><p>forma de glicogênio e poli- -hidroxibutirato (PHB). Quando todo o carbono</p><p>biodegradável misturado licor tiver sido usado, como pode acontecer no final de um</p><p>reator de fluxo em pistão, o crescimento cessa e a bactéria passa fome. Para se manter</p><p>vivo, ela ainda necessita de energia para os processos de manutenção. Portanto,</p><p>começa a metabolizar seus produtos de armazenamento para fornecer essa energia.</p><p>Embora o crescimento tenha parado, uma baixa taxa de respiração continua,</p><p>a fim de fornecer energia para manutenção. Isto é referido como a taxa de respiração</p><p>endógena. Quando os produtos de armazenamento se esgotam, a bactéria começa a</p><p>metabolizar proteínas celulares e outras moléculas estruturais para fornecer o carbono</p><p>114</p><p>para a respiração endógena. No entanto, isso é como cortar e queimar os móveis para</p><p>manter a casa aquecida. Eventualmente, a célula morre e se abre, liberando, assim,</p><p>as moléculas internas residuais, que se tornam disponíveis como fonte potencial de</p><p>alimento para outras bactérias. Quando uma bactéria na fase endógena sem crescimento</p><p>é apresentada novamente com alimentação, o primeiro processo é reconstruir os</p><p>constituintes celulares usados.</p><p>É importante lembrar que, em uma bactéria em crescimento nos tanques de</p><p>aeração, parte de sua respiração é para fornecer a energia utilizada na biossíntese e</p><p>crescimento, mas ainda existe um pequeno componente que está sendo utilizado na</p><p>manutenção das células. Por causa da estreita ligação entre ingestão, crescimento e</p><p>respiração, descobrimos que a taxa de respiração é afetada pelos mesmos fatores que</p><p>afetam a taxa de crescimento: concentração de substrato, disponibilidade de nutrientes,</p><p>concentração de oxigênio, temperatura e toxicidade, que são abordados com mais</p><p>detalhes a seguir.</p><p>• Concentração de substrato: quando a concentração de substrato é zero,</p><p>como acontece no final de um tanque de aeração de fluxo pistonado, as</p><p>bactérias estão respirando endogenamente e não há crescimento. À</p><p>medida que a concentração de substrato aumenta, chega-se ao ponto em</p><p>que agora há ingestão de carbono suficiente para que ocorra o crescimento.</p><p>À medida que a concentração aumenta ainda mais, a taxa de crescimento</p><p>aumenta e a taxa de respiração também aumenta.</p><p>• Oxigênio: se os níveis de oxigênio no licor forem muito baixos, a respiração</p><p>será inibida e, portanto, a energia não estará disponível para o crescimento.</p><p>Quando saturado com ar a 20 °C, a água residual conterá aproximadamente</p><p>9,2 mg O2/l. O oxigênio passa da água para as bactérias no decurso de</p><p>um gradiente de concentração. Quanto maior a concentração de oxigênio</p><p>na água, maior é o gradiente para o interior da célula bacteriana, em</p><p>que a concentração de oxigênio é próxima de zero. Como mencionado</p><p>anteriormente, o oxigênio não é limitante acima das concentrações de</p><p>cerca de 1,5 – 2,0 mgO2/l para bactérias em flocos, e cerca de 0,6 mgO2/l</p><p>para bactérias dispersas. Abaixo dessas concentrações críticas, a taxa</p><p>de respiração cai rapidamente devido à indisponibilidade de oxigênio. As</p><p>bactérias filamentosas têm uma maior tolerância a baixos níveis de oxigênio</p><p>do que as bactérias do floco. Em concentrações de oxigênio abaixo da</p><p>concentração crítica, o volume filamentoso pode ocorrer, à medida que sua</p><p>biomassa relativa aumenta.</p><p>• Temperatura: a taxa de respiração aproximadamente dobra a cada 10 ºC</p><p>de aumento na temperatura. No entanto, a solubilidade do oxigênio na</p><p>água diminui com o aumento da temperatura. Uma consequência disso é o</p><p>aumento do valor crítico da concentração de oxigênio. Portanto, a aeração</p><p>115</p><p>ideal torna-se cada vez mais difícil à medida que a temperatura nos tanques</p><p>aumenta. É por essa razão que a maioria das plantas termofílicas, operando</p><p>a 40-60 ºC, precisam usar oxigênio puro para aeração.</p><p>• Toxicidade: produtos químicos tóxicos podem inibir as vias catabólicas</p><p>da respiração ou as vias anabólicas de síntese e crescimento.</p><p>Independentemente de qual via é realmente inibida, todos os três processos</p><p>de ingestão, crescimento e respiração serão inibidos da mesma forma. É por</p><p>essa razão que os testes de toxicidade medem convencionalmente a inibição</p><p>da respiração, uma vez que a taxa de absorção de oxigênio é facilmente</p><p>medida pela respirometria. Imediatamente após a alimentação, a taxa de</p><p>respiração aumenta rapidamente para seu valor máximo. Quando uma água</p><p>residual tóxica é introduzida, a taxa de respiração cai para um novo nível</p><p>mais baixo. A diferença entre essa nova taxa e a taxa máxima é uma medida</p><p>da inibição. A inibição é normalmente expressa como uma porcentagem da</p><p>taxa máxima de respiração não inibida. Convencionalmente, a toxicidade</p><p>é expressa como EC50, EC20 ou EC10, ou seja, a concentração que causa</p><p>uma inibição de 50%, 20% ou 10% da taxa de respiração.</p><p>EC é a Concentração Efetiva do agente tóxico, que causa 10% (EC10), 20%</p><p>(EC20) ou 50% (EC50) de efeito.</p><p>NOTA</p><p>3.3 OUTROS MICRORGANISMOS IMPORTANTES PARA O</p><p>TRATAMENTO DE EFLUENTES</p><p>Os fungos são fungos filamentosos que se assemelham a plantas superiores</p><p>em estrutura, compostos de crescimentos ramificados, filamentosos e semelhantes a</p><p>fios chamados hifas. Os bolores crescem melhor em soluções de baixo pH (pH 2-5)</p><p>com alto teor de açúcar. Os bolores são crescimentos indesejáveis no lodo ativado e</p><p>podem ser criados por condições de baixo pH. Suas células requerem apenas metade</p><p>do nitrogênio que as bactérias, de modo que, em águas residuais deficientes em</p><p>nitrogênio, eles predominam sobre as bactérias. O grupo mais importante de leveduras</p><p>para fermentações industriais é o gênero Saccharomyces. Saccharomyces cerevisiae é</p><p>unicelular. Sob condições anaeróbicas, essa levedura produz álcool como produto final.</p><p>A operação de um sistema de tratamento de águas residuais de lodo ativado</p><p>depende da separação por gravidade de microrganismos do efluente de águas</p><p>residuais. Um grande crescimento de bolores cria um lodo filamentoso ativado que</p><p>não se deposita facilmente.</p><p>116</p><p>As algas são plantas fotossintéticas microscópicas. Por causa da clorofila contida</p><p>na maioria das espécies, elas produzem oxigênio por meio da fotossíntese. Na presença</p><p>de luz solar, a produção fotossintética de oxigênio é maior</p><p>que a quantidade utilizada</p><p>na respiração. À noite, elas consomem oxigênio na respiração. Se as horas de luz do dia</p><p>excederem as horas da noite em uma quantidade razoável, há uma produção líquida de</p><p>oxigênio. O efeito geral dessa reação é produzir nova vida vegetal, aumentando, assim,</p><p>o número de algas. O oxigênio dos subprodutos resulta da conversão bioquímica da</p><p>água. As algas são autotróficas, usando dióxido de carbono como fonte de carbono. Os</p><p>nutrientes de fósforo (como fosfato) e nitrogênio (como amônia, nitrito ou nitrato) são</p><p>necessários para o crescimento. Além disso, certos nutrientes-traço são necessários,</p><p>como Mg, enxofre, B, Co, Ca, K, Fe, Mn, Zn e Cu. Em águas naturais, os nutrientes que</p><p>mais limitam o crescimento de algas são o fósforo inorgânico e o nitrogênio. A energia</p><p>para a fotossíntese é derivada da luz solar. Os pigmentos fotossintéticos convertem</p><p>bioquimicamente a energia dos raios solares em energia útil para a síntese vegetal.</p><p>Na ausência de luz, as algas degradam o alimento armazenado ou seu próprio</p><p>protoplasma para obter energia para realizar reações bioquímicas essenciais para a</p><p>sobrevivência. A velocidade dessa reação endógena é significativamente mais lenta que</p><p>a reação fotossintética. O crescimento de algas em rios e lagos não é algo misterioso</p><p>ou desconhecido, mas um simples processo natural. Dado um ambiente adequado</p><p>(temperatura, pH e luz solar) e um suprimento adequado de nutrientes (fosfato,</p><p>nitrogênio e micronutrientes), as algas crescerão e se multiplicarão em abundância.</p><p>As algas que crescem soltas na água são chamadas de “fitoplâncton”. Se o</p><p>fornecimento de nutrientes não é um fator limitante nas águas naturais, o crescimento</p><p>excessivo do fitoplâncton cria uma condição de “sopa de ervilhas”, conhecida como</p><p>“floração”, durante a qual as populações de algas se multiplicam, rapidamente, para milhares</p><p>por ml. A alga Oscillatoria rubescens foi identificada como aquela que cria florações em</p><p>lagos eutróficos. Algas filamentosas, como a Anabaena, flutuam na superfície da água,</p><p>e formam tapetes inestéticos que chegam às praias para banho. O abastecimento de</p><p>água de rios e lagos eutróficos pode ter sérios problemas periódicos, entupindo filtros e</p><p>produzindo sabores e odores causados pelo crescimento excessivo de algas. As algas</p><p>crescem em abundância em lagoas de estabilização, ricas em nutrientes inorgânicos e</p><p>dióxido de carbono, liberado pela decomposição bacteriana de resíduos orgânicos. As</p><p>algas verdes Chlorella são, comumente, encontradas em lagoas de oxidação.</p><p>Os protozoários são organismos unicelulares, sendo que os de importância,</p><p>em sistemas de tratamento biológico, são aeróbicos estritos, encontrados em lodos</p><p>ativados, filtros de gotejamento e lagoas de oxidação. Esses animais microscópicos</p><p>possuem sistemas digestivos complexos e utilizam matéria orgânica sólida como fonte</p><p>de energia e carbono. Os protozoários são um elo vital no meio aquático, pois ingerem</p><p>bactérias e algas. Eles são desejáveis em efluentes de águas residuais pois atuam</p><p>117</p><p>como polidores no consumo de bactérias. As espécies com cílios pilosos são as formas</p><p>mais prevalentes encontradas no lodo ativado. Os protozoários com cílios podem ser</p><p>classificados como nadadores livres e perseguidos. As formas que nadam livremente</p><p>se movem, rapidamente, na água, e ingerem matéria orgânica a uma taxa muito alta.</p><p>As formas pedunculadas se prendem por um pedúnculo a partículas de matéria e usam</p><p>cílios para impulsionar a cabeça e trazer comida.</p><p>Os rotíferos e os crustáceos são animais aeróbicos e multicelulares. O rotífero</p><p>deriva, pelo nome, do movimento de rotação aparente de dois conjuntos de cílios na</p><p>cabeça. Os cílios fornecem mobilidade e um mecanismo para pegar comida. Os rotíferos</p><p>consomem bactérias e pequenas partículas de matéria orgânica. Os crustáceos, um</p><p>grupo que inclui camarões, lagostas e cracas, são caracterizados por uma estrutura</p><p>de concha. Eles são uma fonte de alimento para os peixes e não são encontrados em</p><p>sistemas de tratamento de águas residuais, exceto em lagoas com pouca carga. A</p><p>presença deles é indicativa de um alto nível de oxigênio dissolvido e um nível muito</p><p>baixo de matéria orgânica.</p><p>118</p><p>RESUMO DO TÓPICO 2</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• O tratamento biológico de efluentes pode ser dividido em duas vertentes, de acordo</p><p>com o tipo de microrganismo utilizado: aeróbico e anaeróbico.</p><p>• O objetivo dos tratamentos biológicos é promover a remoção de nutrientes, como</p><p>carbono (C), nitrogênio (N), fósforo (P), micropoluentes e patógenos.</p><p>• Os microrganismos utilizados para o tratamento biológico precisam de certas</p><p>condições para sobreviver no meio e realizar esse tratamento (ingestão, respiração</p><p>e crescimento). Por esse motivo, o tratamento se torna complexo, já que diversos</p><p>parâmetros devem ser controlados.</p><p>• Bactérias, fungos, algas, protozoários, dentre outros microrganismos, são importantes</p><p>para o tratamento biológico.</p><p>119</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 Ao longo da história da Terra, o metabolismo microbiano tem sido uma força motriz</p><p>por trás do desenvolvimento e manutenção da biosfera do planeta. As bactérias, por</p><p>exemplo, podem metabolizar uma ampla variedade de matéria orgânica e inorgânica,</p><p>contribuindo, dessa forma, para o tratamento biológico de efluentes. Assinale a</p><p>alternativa que descreve a conexão entre reações químicas anabólicas e catabólicas em</p><p>uma via metabólica:</p><p>a) ( ) As reações catabólicas produzem energia e compostos mais simples,</p><p>enquanto as reações anabólicas envolvem o uso de energia para fazer</p><p>compostos mais complexos.</p><p>b) ( ) As reações catabólicas produzem energia e compostos complexos são formados,</p><p>enquanto nas reações anabólicas a energia livre é utilizada por compostos</p><p>complexos para fazer moléculas mais simples.</p><p>c) ( ) As reações catabólicas utilizam energia e fornecem compostos mais simples,</p><p>enquanto nas reações anabólicas a energia é produzida e compostos mais simples</p><p>são usados para fazer moléculas complexas.</p><p>d) ( ) As reações catabólicas produzem energia e moléculas de água, enquanto nas</p><p>reações anabólicas essa energia livre é utilizada por compostos mais simples para</p><p>produzir apenas proteínas e ácidos nucleicos.</p><p>2 As bactérias estão dentre os menores e mais abundantes organismos vivos. Cada uma</p><p>compreende uma única célula variando em tamanho de cerca de 0,5 a 2 µm. Entretanto,</p><p>ainda que sejam tão pequenas, possuem alguns componentes importantes. A parede</p><p>celular, característica das bactérias, é:</p><p>a) ( ) Interior à membrana celular.</p><p>b) ( ) Exterior à membrana celular.</p><p>c) ( ) Uma parte da membrana celular.</p><p>d) ( ) Interior ou exterior, dependendo da célula particular.</p><p>3 Para o tratamento de efluentes, geralmente são utilizados uma combinação de diferentes</p><p>processos físicos, químicos e biológicos com o objetivo de realizar a remoção das mais</p><p>diversas impurezas e poluentes e atendimento de normas ambientais específicas. Sobre</p><p>o tratamento biológico de efluentes, é CORRETO afirmar:</p><p>a) ( ) O material que constitui os biofilmes e os flocos, encontrados nos reatores biológicos,</p><p>depende de diversos fatores, como a composição bacteriana, e é variável em função</p><p>das condições do meio.</p><p>120</p><p>b) ( ) Os flocos microbianos podem ser definidos como microecossistemas, os quais</p><p>mostram uma dinâmica populacional que depende das condições ambientais e</p><p>nutricionais presentes na fase aquosa.</p><p>c) ( ) A remoção e a degradação de poluentes orgânicos encontrados nos efluentes são</p><p>realizadas em Estações De Tratamento De Esgotos (ETEs) fazendo a utilização de</p><p>comunidades microbianas homogêneas, em que predominam as bactérias.</p><p>d) ( ) Os sistemas de lodos ativados projetados para realizar o tratamento secundário são</p><p>os mais indicados para tratamento de efluentes em locais de clima quente.</p><p>4 Os tratamentos terciários de efluentes consistem na utilização de diferentes técnicas,</p><p>que podem ser físico-químicas ou biológicas, para promover a remoção de determinados</p><p>poluentes alvos que não foram possíveis de serem removidos por meio da utilização de</p><p>outros processos de tratamento mais comuns. Como é realizada a remoção de nitrogênio</p><p>e fósforo no tratamento terciário?</p><p>5 O tratamento de efluentes é fundamental para que a população em geral possa ter</p><p>acesso a fatores benéficos para sua própria saúde e bem-estar, bem como contribui</p><p>com as questões ambientais. Diversas etapas estão envolvidas nesse processo, sendo</p><p>que o chamado tratamento terciário de efluentes é, geralmente, uma das últimas etapas</p><p>do tratamento de efluentes. Quais são os principais objetivos do tratamento terciário</p><p>(tratamento biológico)?</p><p>121</p><p>TÓPICO 3 -</p><p>PROCESSOS DE TRATAMENTO</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>Os sistemas de tratamentos de efluentes objetivam, primordialmente, atender</p><p>à legislação ambiental, e, em alguns casos, ao reuso de águas. Para a definição do</p><p>processo de tratamento dos efluentes industriais, são integrados diferentes processos e</p><p>utilizadas diversas operações unitárias. Os conceitos de operações unitárias e processo</p><p>unitário são, frequentemente, abarcados de forma intercambiável, pois podem ocorrer,</p><p>simultaneamente, na mesma unidade de tratamento.</p><p>Em geral, as seguintes definições podem ser adotadas:</p><p>• processos físicos: métodos de tratamento nos quais as forças físicas</p><p>são predominantes, como triagem, mistura, floculação, sedimentação,</p><p>flotação e filtração;</p><p>• processos químicos e físico-químicos: métodos de tratamento nos quais</p><p>a remoção, ou a conversão dos contaminantes, ocorre pela adição de</p><p>produtos químicos, ou devido a reações químicas, como precipitação,</p><p>adsorção e desinfecção;</p><p>• processos biológicos: métodos de tratamento nos quais a remoção dos</p><p>contaminantes ocorre por meio de uma atividade biológica, por exemplo,</p><p>remoção de matéria orgânica carbonácea, nitrificação e desnitrificação.</p><p>Vários mecanismos podem atuar separadamente, ou simultaneamente,</p><p>para a remoção dos poluentes, a depender do processo utilizado. Surgem, então, os</p><p>processos híbridos.</p><p>2 PROCESSOS FÍSICOS</p><p>Com relação aos processos físicos utilizados para o tratamento de efluentes,</p><p>abordaremos, de forma mais detalhada, as etapas de floculação, sedimentação e filtração.</p><p>2.1 FLOCULAÇÃO</p><p>A floculação é o processo físico de misturar, lentamente, a água coagulada</p><p>para aumentar a probabilidade de colisão de partículas – partículas instáveis colidem e</p><p>se unem para formar menos flocos maiores. Por meio da experiência, vemos que uma</p><p>UNIDADE 2</p><p>122</p><p>mistura eficaz reduz a quantidade necessária de produtos químicos e melhora muito o</p><p>processo de sedimentação, o que gera ciclos de filtragem mais longos e água finalizada</p><p>da melhor qualidade.</p><p>O objetivo da floculação é formar um material uniforme, semelhante a uma pena</p><p>e a flocos de neve, isto é, a um floco denso e tenaz que prende as partículas finas,</p><p>suspensas e coloidais e as carrega, rapidamente, na bacia de sedimentação.</p><p>A floculação adequada requer de 15 a 45 min. O tempo é baseado na química e na</p><p>temperatura da água e na intensidade de mistura. A temperatura é o componente-chave</p><p>para a determinação da quantidade de tempo necessária para a formação de flocos.</p><p>Para aumentar a velocidade de formação de flocos e a resistência e o peso de</p><p>um floco, os polímeros são, frequentemente, adicionados.</p><p>2.2 SEDIMENTAÇÃO</p><p>Depois que a água bruta e os produtos químicos são misturados e, o floco,</p><p>formado, a água que contém o floco (porque tem uma gravidade específica maior do</p><p>que a água) flui para a bacia de sedimentação, ou decantação.</p><p>A sedimentação, também, é chamada de clarificação. Remove os sólidos</p><p>sedimentáveis por gravidade. A água se move lentamente, por meio de um tanque de</p><p>sedimentação, ou bacia, com um mínimo de turbulência nos pontos de entrada e saída</p><p>e com um mínimo de curto-circuito. O lodo se acumula no fundo desse tanque, ou</p><p>bacia. Os tanques, ou bacias, tipicamente, utilizados na sedimentação incluem bacias</p><p>retangulares convencionais, de alimentação central convencionais, de alimentação</p><p>periférica e de fluxo espiral.</p><p>Em estações de tratamento convencionais, o tempo de detenção necessário</p><p>para decantação pode variar de duas a seis horas. O tempo de detenção deve ser</p><p>baseado na capacidade total do filtro quando os filtros passam 2 gal/min/ft2 de</p><p>área superficial de areia. Para plantas com taxas de filtragem mais altas, o tempo de</p><p>detenção é baseado em uma taxa de filtragem de 3 a 4 gal/min/ft2 de área de areia. A</p><p>necessidade de tempo depende do peso do floco, da temperatura da água e de quão</p><p>quiescente (parada) é a bacia.</p><p>Uma série de condições afeta a sedimentação, como:</p><p>• A uniformidade do fluxo de água por meio da bacia.</p><p>• A estratificação da água, devido à diferença de temperatura entre a água</p><p>que entra e a água que já está na bacia.</p><p>123</p><p>• A liberação de gases que podem se acumular em pequenas bolhas de</p><p>sólidos suspensos, o que faz com que eles subam e flutuem, como uma</p><p>espuma, em vez de se depositarem, como o lodo.</p><p>• A desintegração de flocos, previamente, formados.</p><p>• O tamanho e a densidade do floco.</p><p>2.3 FILTRAÇÃO</p><p>A filtração de água é um processo físico de separação de partículas suspensas</p><p>e coloidais da água, a fim de que ela passe por meio de um material granular. O processo</p><p>de filtração envolve deformação, sedimentação e adsorção. À medida que o floco</p><p>passa para o filtro, os espaços entre os grãos do filtro ficam obstruídos, o que reduz</p><p>essa abertura e aumenta a remoção. Algum material é removido, simplesmente, porque</p><p>se deposita em um desses grãos. Um dos processos mais importantes é a adsorção</p><p>do floco nas superfícies dos grãos de filtro individuais. Isso ajuda a coletar o floco e a</p><p>reduzir o tamanho das aberturas entre os grãos do meio filtrante.</p><p>Além de remover lodo e sedimentos, flocos, algas, larvas de insetos e quaisquer</p><p>outros grandes elementos, a filtração contribui para a remoção de bactérias e</p><p>protozoários, como Giardia lamblia e cryptosporidium. Alguns processos de filtração,</p><p>também, são usados para a remoção de ferro e manganês.</p><p>Podemos destacar quatro tecnologias de filtragem: filtração lenta ou rápida de</p><p>areia, de pressão, de terra de diatomáceas e direta. Dessas, todas, exceto a filtração</p><p>rápida de areia, são, comumente, empregadas em pequenos sistemas de água que</p><p>usam filtração. Cada tipo de sistema de filtragem tem vantagens e desvantagens.</p><p>Independentemente do tipo de filtro, a filtração envolve os processos de deformação</p><p>(as partículas são capturadas nos pequenos espaços entre os grãos do meio filtrante),</p><p>sedimentação (as partículas pousam no topo dos grãos e permanecem lá) e adsorção</p><p>(um produto químico possui atração, assim, ocorre entre as partículas e as superfícies</p><p>dos grãos do meio).</p><p>3 PROCESSOS QUÍMICOS E FÍSICO-QUÍMICOS</p><p>Para que o processo de tratamento de água residuária seja realizado de</p><p>forma correta e segura, é preciso conhecer os tipos de produtos químicos usados</p><p>nos processos, a finalidade de cada um e as precauções de segurança necessárias ao</p><p>uso. Assim, discutiremos, brevemente, a respeito dos produtos químicos usados nos</p><p>seguintes processos químicos e físico-químicos: precipitação, adsorção e desinfecção.</p><p>124</p><p>3.1 PRECIPITAÇÃO</p><p>No tratamento de efluentes, a precipitação química é usada para remover o</p><p>fósforo e aumentar a remoção de sólidos em suspensão nos processos de sedimentação.</p><p>Os produtos químicos mais comuns usados são hidróxido de alumínio, cloreto férrico,</p><p>sulfato férrico e cal.</p><p>A redução da dureza é um processo, comumente, praticado para o tratamento</p><p>de água residuária. A precipitação química e a troca iônica são os dois processos</p><p>de amolecimento, mais comumente, usados. Na precipitação química, é necessário</p><p>ajustar o pH. Para precipitar os dois íons, mais comumente, associados à dureza da</p><p>água, cálcio (Ca+2) e magnésio (Mg+2), o pH deve ser aumentado para cerca de 9,4 para</p><p>cálcio e cerca de 10,6 para magnésio. Para ser elevado o pH aos níveis necessários,</p><p>adiciona-se cal ou soda cáustica, isso porque</p><p>a precipitação química é realizada ao ser</p><p>convertida a dureza de cálcio em carbonato de cálcio, incluindo a dureza de magnésio</p><p>em hidróxido de magnésio.</p><p>O processo de adição de cal reduz o conteúdo mineral total da água;</p><p>remove sólidos em suspensão, ferro e manganês; e reduz a cor e o número de</p><p>bactérias. O processo tem algumas desvantagens, como a produção de grandes</p><p>quantidades de lodo e a necessidade de uma operação cuidadosa. Além disso, como</p><p>dito anteriormente, se o pH não é ajustado adequadamente, pode criar problemas</p><p>operacionais a jusante do processo.</p><p>No processo com soda cáustica, ela reage com a alcalinidade do sistema para</p><p>produzir íons carbonato para a redução com cálcio. O processo funciona para precipitar</p><p>carbonato de cálcio em um leito fluidizado de grãos de areia, granalha de aço, lascas</p><p>de mármore ou algum outro material denso semelhante. À medida que as partículas</p><p>crescem em tamanho, pela deposição de CaCO3, elas migram para o fundo do leito</p><p>fluidizado, do qual são removidas. Esse processo tem as vantagens de exigir tempos de</p><p>detenção curtos (cerca de oito segundos) e não produzir lodo.</p><p>3.2 ADSORÇÃO</p><p>Para o tratamento de efluentes, a adsorção, com carvão ativado granular (GAC),</p><p>é utilizada para remover orgânicos não removidos e outros processos de tratamento</p><p>químico. A adsorção, também, pode ser usada para a descloração de águas residuais</p><p>antes da descarga final do efluente tratado. Normalmente, a adsorção (com GAC) é</p><p>usada em suprimentos de água clorada que não conteriam bactérias patogênicas, mas</p><p>as não patogênicas podem estar presentes no suprimento de água e crescer no meio.</p><p>125</p><p>A adsorção em alumina ativada é um processo físico-químico pelo qual os íons</p><p>presentes no efluente de alimentação são sorvidos na superfície da alumina ativada</p><p>oxidada. Embora seja considerado um processo de adsorção, as reações químicas</p><p>envolvidas são, na verdade, uma troca de íons. A alumina ativada é preparada por</p><p>desidratação de Al(OH)3 em altas temperaturas e consiste em óxido de alumina amorfo</p><p>e gama.</p><p>A alumina ativada é usada em leitos compactados para remover contaminantes,</p><p>como flúor, arsênico e selênio. O efluente de alimentação é, continuamente, passado</p><p>por meio do leito para remover contaminantes. Os íons contaminantes são trocados</p><p>com os hidróxidos de superfície na alumina.</p><p>Quando os locais de adsorção, na superfície de alumina ativada, ficam</p><p>preenchidos, o leito deve ser regenerado. A regeneração é realizada por meio de uma</p><p>sequência de enxágue, com regenerante, enxágue com água e neutralização com</p><p>ácido. O regenerante é uma base forte que é, tipicamente, hidróxido de sódio, enquanto</p><p>o neutralizador é um ácido forte que é, tipicamente, ácido sulfúrico.</p><p>Muitos estudos mostraram que a alumina ativada é uma técnica de tratamento</p><p>eficaz para a remoção de arsênico. Fatores, como pH, estado de oxidação do arsênio,</p><p>íons competidores, tempo de contato com um leito vazio e regeneração, têm efeitos</p><p>significativos nas remoções alcançadas com a alumina ativada. Outros fatores incluem</p><p>descartes de regenerante gasto e de alumina e qualidade secundária da água.</p><p>3.3 DESINFECÇÃO</p><p>Na prática de água e águas residuais, a desinfecção, geralmente, é realizada</p><p>com o uso de produtos químicos. O objetivo da desinfecção é destruir, seletivamente,</p><p>os organismos causadores de doenças.</p><p>Os produtos químicos, comumente, usados para a desinfecção incluem cloro e</p><p>compostos (amplamente utilizados), ozônio, bromo, iodo, peróxido de hidrogênio e outros.</p><p>É importante destacar que é necessário muito mais cloro para a desinfecção de águas</p><p>residuais (40 a 60 g/m3) do que para o abastecimento de água doméstica (2 a 4 g/m3).</p><p>Muitos fatores devem ser considerados ao ser escolhido o tipo de produto</p><p>químico a ser usado para desinfecção. Esses fatores incluem: tempo de contato,</p><p>intensidade e natureza do agente físico, temperatura, tipo e número de organismos.</p><p>126</p><p>4 PROCESSOS BIOLÓGICOS</p><p>Bactérias descontroladas, em sistemas de água industriais, produzem uma</p><p>variedade infinita de problemas, incluindo doenças e danos ao equipamento e ao</p><p>produto. Entretanto, ao contrário dos problemas microbiológicos, que podem ocorrer</p><p>nos sistemas de água, para o tratamento de águas residuais, esses microrganismos</p><p>podem ser aplicados de maneira benéfica para a destruição de poluentes.</p><p>Independentemente do tipo de resíduo, o processo de tratamento biológico</p><p>consiste em controlar o ambiente necessário para o crescimento ótimo do</p><p>microrganismo envolvido.</p><p>4.1 PROCESSO AERÓBICO</p><p>Nos processos de tratamento aeróbico, os organismos usam oxigênio</p><p>elementar livre e matéria orgânica com nutrientes (nitrogênio, fósforo) e metais-traço</p><p>(como o ferro).</p><p>Para a remoção do nitrogênio, por exemplo, há o processo de nitrificação-</p><p>desnitrificação. Na nitrificação, o efluente secundário é introduzido em outro tanque de</p><p>aeração, filtro de gotejamento ou biodisco. Nesse processo, o nitrogênio amoniacal é</p><p>convertido em nitrogênio nitrato, o que produz um efluente nitrificado. Nesse ponto, o</p><p>nitrogênio não foi, realmente, removido, apenas, convertido em uma forma não tóxica</p><p>para a vida aquática e que não causa uma demanda adicional de oxigênio.</p><p>A desnitrificação biológica remove o nitrogênio das águas residuais. Quando as</p><p>bactérias entram em contato com um elemento nitrificado, na ausência de oxigênio,</p><p>elas reduzem os nitratos a gás nitrogênio, que escapa das águas residuais.</p><p>O processo de desnitrificação pode ser feito em sistema de lodo ativado anóxico</p><p>(crescimento suspenso) ou em sistema de coluna (crescimento fixo). Pode remover até</p><p>85%, ou mais, de nitrogênio.</p><p>127</p><p>Figura 10 – Processo de nitrificação-desnitrificação de efluentes</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2005)</p><p>Após o tratamento biológico eficaz, pouco material exigente de oxigênio</p><p>é deixado no efluente quando atinge o processo de desnitrificação. A reação de</p><p>desnitrificação só ocorre se existe uma fonte de demanda de oxigênio quando não há</p><p>OD nas águas residuais. Uma fonte de demanda, geralmente, é adicionada para reduzir</p><p>os nitratos rapidamente.</p><p>4.2 PROCESSO ANAERÓBICO</p><p>O processo de tratamento anaeróbico consiste em duas etapas: ocorre,</p><p>completamente, na ausência de oxigênio; e produz um subproduto utilizável: o gás metano.</p><p>Na primeira etapa do processo, os microrganismos facultativos usam a matéria</p><p>orgânica como alimento para produzir mais organismos, ácidos voláteis (orgânicos),</p><p>dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e outros gases e alguns sólidos estáveis.</p><p>128</p><p>Na segunda etapa, os microrganismos anaeróbicos utilizam os ácidos voláteis</p><p>como fonte de alimento. O processo produz mais organismos, sólidos estáveis e gás</p><p>metano, o qual pode ser usado para fornecer energia para vários componentes do</p><p>sistema de tratamento.</p><p>5 PROCESSOS HÍBRIDOS</p><p>A eficácia dos processos de tratamento de efluentes depende de diversos</p><p>fatores e um projeto eficiente deve visar maximizar ambas as quantidades. Os processos</p><p>convencionais, baseados em lodo ativado, muitas vezes, não são suficientes para</p><p>garantir altas remoções para a maioria dos poluentes presentes nos efluentes. Como</p><p>consequência, diferentes tecnologias alternativas, como processos híbridos, que são</p><p>uma combinação de dois ou mais processos de tratamento, têm sido estudadas e</p><p>podem parecer eficazes para a remoção desses poluentes, isso porque algumas das</p><p>desvantagens das técnicas individuais podem ser eliminadas por algumas características</p><p>de outras técnicas.</p><p>A eficiência da oxidação fotocatalítica é, severamente, prejudicada por dois</p><p>fatores principais: limitações de transferência de massa e incrustação do catalisador</p><p>sólido. Se a técnica de oxidação fotocatalítica é utilizada em combinação com a irradiação</p><p>ultrassônica, não só a taxa de geração de radicais hidroxila é aumentada, devido ao</p><p>aumento da dissipação de energia e à geração de condições extremas de temperatura</p><p>e pressão pelos fenômenos de cavitação, mas, também, devido ao fluxo acústico</p><p>e à</p><p>turbulência criada pela irradiação ultrassônica. Assim, a resistência à transferência de</p><p>massa é eliminada.</p><p>A turbulência auxilia na limpeza do catalisador, o que aumenta a eficiência do</p><p>processo de oxidação fotocatalítica. Existem muitas outras técnicas de combinação</p><p>estudadas, extensivamente, na literatura, para uma variedade de contaminantes. Deve-se</p><p>notar, aqui, que muitos sistemas híbridos, ainda, são baseados, apenas, na análise teórica,</p><p>e não foram utilizados, na prática, até agora. Outros, ainda, estão na fase de testes.</p><p>129</p><p>PROCESSOS BIOLÓGICOS PARA O TRATAMENTO DE EFLUENTES: UMA REVISÃO</p><p>INTEGRATIVA</p><p>Débora Carvalho da Silva Oliveira</p><p>Paulo Gabriel Ferreira de Azevedo</p><p>Luiz Antônio Pimentel Cavalcanti</p><p>O sistema de lodos ativados é mais frequentemente utilizado no tratamento</p><p>de efluentes sanitários e industriais (IOPP; MENDES, 2020). É uma técnica indicada</p><p>para efluentes que possuem uma alta taxa de contaminação por material orgânico e</p><p>necessitam de um sistema de tratamento que não ocupe grandes áreas (VON SPERLING,</p><p>2016). Nesse processo, a matéria orgânica é oxidada pelos microrganismos aeróbios e</p><p>convertida em biomassa, que posteriormente é separada do efluente via sedimentação</p><p>(SILVA, 2018). Esse sistema é composto por um tanque de aeração e um decantador</p><p>secundário (VON SPERLING, 2016). No tanque de aeração, ocorre a injeção de ar e a</p><p>mistura do efluente com o lodo, que é rico em microrganismos aeróbios (GUEDES, 2017).</p><p>O lodo contido no tanque é formado, em sua maioria, por bactérias, fungos e</p><p>protozoários, sendo as bactérias as principais responsáveis pela conversão dos resíduos</p><p>orgânicos (SALLES, 2019). O material orgânico presente no efluente é utilizado como</p><p>fonte de alimento pelos microrganismos, que tendem a crescer e se aglomerar, dando</p><p>origem aos flocos biológicos denominados de lodos ativados (SILVA et al., 2015). O lodo</p><p>ativado formado na primeira etapa é transferido para o decantador, onde é separado do</p><p>efluente via sedimentação. O efluente tratado é descartado do decantador e a biomassa</p><p>sedimentada passa por um processo de recirculação, onde é enviada novamente para</p><p>o tanque de aeração, elevando a concentração de biomassa do sistema e aumentando</p><p>sua eficiência (VON SPERLING, 2016). O lodo produzido em excesso é retirado do tanque</p><p>de decantação e destinado para tratamento específico (POMPÊO et al., 2015).</p><p>A eficiência do tratamento por lodos ativados é garantida por um maior tempo de</p><p>retenção da biomassa, equivalente a idade do lodo, o que permite que os microrganismos</p><p>tenham tempo para metabolizar de 90% a 95% da matéria orgânica presente no efluente</p><p>(GUEDES, 2017; SALLES, 2019). Apesar do maior consumo de energia elétrica, em</p><p>comparação a outros tipos de tratamentos aeróbios, esse sistema costuma ser utilizado</p><p>como tratamento secundário para efluentes de reatores anaeróbios, devido a sua alta</p><p>eficiência na remoção da DBO total (IOPP; MENDES, 2020). Além disso, esse tipo de</p><p>sistema também pode ser adaptado para realizar a desnitrificação e remoção de fósforo</p><p>em certos tipos de efluentes (VON SPERLING, 2016).</p><p>LEITURA</p><p>COMPLEMENTAR</p><p>130</p><p>Com o intuito de analisar a eficiência de um sistema de tratamento composto</p><p>por unidades anaeróbias e aeróbias, Baréa et al. (2019) estudaram o desempenho de</p><p>um sistema composto por um reator anaeróbio integrado ao sistema de lodos ativados,</p><p>sob a justificativa de diminuição da etapa de pós-tratamento, que é presente quando</p><p>o tratamento ocorre puramente com reator anaeróbio. Para esse estudo, os autores</p><p>utilizaram esgoto sanitário tratado por uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE);</p><p>sendo que o efluente segue para o reator após um tratamento prévio. Na análise dos</p><p>valores para DBO e DQO do sistema completo, os autores obtiveram resultados de 64,1%</p><p>e 55,1%, respectivamente. Podendo-se concluir que essa combinação é eficiente no que</p><p>diz respeito ao tratamento de efluentes.</p><p>Ainda no estudo da combinação de métodos anaeróbios e aeróbios, Rocha</p><p>et al. (2017) compararam vários sistemas de tratamentos biológicos utilizando o</p><p>dimensionamento de diferentes combinações entre os lodos ativados, reatores UASB</p><p>e filtro biológico percolador, no tratamento de efluente de uma cervejaria artesanal,</p><p>justificando que instalações que produzem cerveja geram resíduos líquidos ricos em</p><p>matéria orgânica, que podem poluir reservas hídricas se indevidamente tratados. Para</p><p>fins comparativos, os autores compararam os seguintes sistemas: dois sistemas de</p><p>lodos ativados, reator UASB com filtro biológico percolador e o mesmo reator com lodos</p><p>ativados. Segundo os autores, o melhor resultado foi encontrado para a combinação</p><p>entre reator UASB com o sistema de lodos ativados, apresentando 97% de eficiência</p><p>na remoção da carga orgânica. Os resultados corroboram com o estudo realizado por</p><p>Baréa et al. (2019). Dessa forma, esse trabalho mostra que o sistema de tratamento</p><p>biológico composto por reatores UASB e lodos ativados são uma combinação eficiente</p><p>de métodos anaeróbios e aeróbios para o tratamento de efluentes.</p><p>As lagoas aeróbias são sistemas de tratamento em que a degradação da</p><p>matéria orgânica ocorre na presença de oxigênio, por meio de processos oxidativos. O</p><p>fornecimento de oxigênio para a lagoa pode ser de forma natural, com a utilização de</p><p>algas, ou de forma forçada, por meio de aeradores mecânicos. As unidades aeróbias</p><p>costumam ser utilizadas de forma combinada entre si ou com outros processos,</p><p>formando sistemas de estabilização, garantindo uma maior eficiência na remoção da</p><p>matéria orgânica. Os principais sistemas de lagoas aeróbias são as de alta taxa, lagoas</p><p>aeradas e lagoas facultativas (LUCENA, 2016).</p><p>As lagoas de alta taxa consistem em tanques de tratamento compostos por algas</p><p>e microrganismos aeróbios, responsáveis pela degradação da matéria orgânica através</p><p>de processos oxidativos e fotossintetizantes (FERREIRA; SEIBERT, 2016). O processo</p><p>de remoção de poluentes acontece através da simbiose que a lagoa proporciona entre</p><p>as algas e as bactérias (LUCENA, 2016). As bactérias aeróbias presentes nas lagoas</p><p>decompõem o material orgânico, formado na maioria das vezes por elementos complexos</p><p>como proteínas e lipídios, transformando-os em dióxido de carbono e nutrientes que</p><p>são essenciais para o funcionamento das algas (CARVALHO, 2018).</p><p>131</p><p>Os organismos fotossintetizantes possuem importante função no desempenho</p><p>das lagoas, pois, além de produzirem o oxigênio utilizado pelas bactérias, também</p><p>removem nutrientes como o nitrogênio e fósforo, que são incorporados nas algas,</p><p>promovendo o decaimento da DBO do meio líquido. Desse modo, é essencial que as</p><p>lagoas aeróbias sejam construídas com uma profundidade em que a energia luminosa</p><p>consiga alcançar as algas que se encontram no fundo do tanque, possibilitando o</p><p>processo de fotossíntese e aumentando o volume de biomassa algal por todo o corpo</p><p>d’água (LUCENA, 2016). Devido à grande turbidez da massa líquida encontrada na</p><p>superfície da lagoa, que dificulta a entrada de luz, é necessário que essas unidades</p><p>possuam pequenas profundidades (FERREIRA; SEIBERT, 2016). As lagoas de alta taxa</p><p>também possuem propulsores que proporcionam a movimentação da massa líquida,</p><p>melhorando o contato do efluente com os microrganismos e possibilitando que todas</p><p>as algas tenham acesso à luz solar. As lagoas aeróbias são indicadas para tratamento</p><p>secundário de esgotos, devido à sua alta eficiência na remoção de DBO e fácil operação.</p><p>O sistema de lagoas facultativas convencional funciona de modo semelhante às</p><p>lagoas de alta taxa, a partir da simbiose entre as algas e microrganismos. Essa unidade é</p><p>composta por três zonas de tratamento: aeróbia, facultativa e anaeróbia (GEHLING, 2017).</p><p>Apesar desse sistema possuir uma zona anaeróbia, o efeito final do processo de</p><p>tratamento é semelhante ao das lagoas unicamente aeróbias (PELLENZ, 2018). A zona</p><p>aeróbia é formada por algas e bactérias aeróbias, que decompõem o material orgânico</p><p>através</p><p>de processos oxidativos. A zona anaeróbia, que se encontra no fundo da lagoa,</p><p>é caracterizada pela ausência de oxigênio e pela atividade bacteriana anaeróbia. Entre</p><p>essas duas áreas encontra-se a zona facultativa, que é constituída por bactérias aeróbias</p><p>e anaeróbias, responsáveis pela eliminação dos resíduos orgânicos dispersos no meio</p><p>líquido (SOUSA, 2018). A zona aeróbia é localizada na camada superior da lagoa facultativa,</p><p>onde as algas recebem uma maior incidência de radiação solar, promovendo o processo</p><p>fotossintetizante e a posterior produção de oxigênio. As bactérias aeróbias alojam-se na</p><p>superfície e utilizam o oxigênio formado para realizar a degradação do material orgânico</p><p>em suspensão, liberando gás carbônico durante o processo (PELLENZ, 2018).</p><p>Os sólidos em suspensão não solúveis se depositam no fundo da lagoa, formando</p><p>lodo. Essa área é restrita de iluminação, o que prejudica o desenvolvimento das algas,</p><p>provocando o decaimento do oxigênio dissolvido no meio (GEHLING, 2017). A falta de</p><p>oxigênio no fundo da lagoa promove a ação das bactérias anaeróbias, que convertem a</p><p>matéria orgânica presente no lodo em CO2, metano, dentre outros gases (SOUSA, 2018).</p><p>A incidência de luz tende a diminuir conforme o aumento da profundidade da lagoa,</p><p>dificultando os processos de fotossíntese e respiração aeróbia. A zona facultativa pode</p><p>ser entendida como uma camada intermediária entre a zona aeróbia e anaeróbia, onde</p><p>a quantidade de oxigênio dissolvido varia durante determinados períodos do dia, devido</p><p>à baixa incidência de luz (GEHLING, 2017). A variação do oxigênio dissolvido nesta área</p><p>possibilita tanto a ação das bactérias aeróbias, quando há presença de O2, quanto a</p><p>atuação das bactérias anaeróbias, na ausência de oxigênio (SOUSA, 2018).</p><p>132</p><p>As lagoas facultativas podem ser do tipo convencional ou aeradas. Ambas</p><p>possuem o mesmo processo de tratamento, diferindo apenas no tipo de aeração. Nas</p><p>lagoas convencionais o oxigênio dissolvido no meio é produzido através da fotossíntese</p><p>realizada pelas algas, enquanto nas aeradas, o oxigênio é fornecido por aeradores</p><p>mecânicos, havendo apenas as zonas aeróbias e anaeróbias (SALLES, 2019). As lagoas</p><p>facultativas possuem uma alta eficiência na remoção da DBO5, entre 70% e 90%</p><p>(HENARES, 2015), e costumam ser utilizadas tanto como tratamento primário, quando</p><p>recebe efluente bruto, como tratamento secundário, tratando efluentes advindos de</p><p>outras unidades de tratamento. As unidades facultativas são construídas com uma</p><p>profundidade que varia entre 1 e 1,5 m e possuem um Tempo de Detenção Hidráulica</p><p>(TDH) alto, excedendo o tempo de 20 dias para as lagoas convencionais, e média de</p><p>dez dias para as aeradas (PELLENZ, 2018). Esse tipo de sistema costuma ser utilizado</p><p>em conjunto com outras lagoas de tratamento, formando sistema de estabilização, que</p><p>conferem uma maior eficiência na remoção da matéria orgânica (LUCENA, 2016).</p><p>Os autores Melo et al. (2018a) e Melo et al. (2018b) estudaram o comportamento</p><p>da concentração de DBO e a concentração de fósforo, respectivamente, de uma lagoa</p><p>facultativa aplicada no tratamento de esgoto bruto. Ambos os estudos monitoraram a</p><p>lagoa facultativa por um período de três meses. No primeiro estudo, os autores puderam</p><p>constatar uma remoção de DBO equivalente a 61,43% no efluente tratado durante esse</p><p>período. Enquanto no segundo estudo citado, sobre a concentração de fósforo, o índice</p><p>médio de remoção de fósforo pela lagoa facultativa foi de 81,58%. Ambos resultados</p><p>apresentaram valores satisfatórios, e os autores concluíram que as lagoas facultativas</p><p>desenvolvem um importante papel no adequado tratamento do esgoto bruto da região.</p><p>Com o intuito de avaliar o desempenho de uma estação de tratamento de</p><p>esgoto composta por lagoa facultativa, Bezerra e Gonzalez (2020) acompanharam</p><p>o sistema de tratamento durante nove meses. Foram coletadas cinco amostras de</p><p>efluente tratado durante esse período. Após as análises dos resultados, os autores</p><p>constataram que a lagoa facultativa obteve um desempenho de 57% a 78% na</p><p>remoção de SÓLIDOS SUSPENSOS TOTAIS (SST), 56% a 81% para a remoção de DQO,</p><p>60% a 85% para o nitrogênio, bem como 86% a 99% na remoção de coliformes fecais.</p><p>Alguns valores obtidos foram inferiores ao esperado pela literatura, porém, de maneira</p><p>geral, os autores concluíram que a lagoa facultativa obteve resultados satisfatórios</p><p>no tratamento do esgoto, entregando um efluente com especificações dentro do</p><p>estabelecido para um correto descarte.</p><p>As lagoas aeradas de mistura completa são unidades de tratamento com</p><p>atividade unicamente aeróbia, aeradas de maneira mecanizada e possuem um processo</p><p>de tratamento simples (BRITO, 2015). Enquanto nas lagoas facultativas e de alta taxa, a</p><p>aeração é feita por meio dos microrganismos, nesse tipo de sistema o fornecimento de</p><p>oxigênio é feito através de aeradores mecânicos, que além de fornecer oxigênio também</p><p>promovem a mistura do efluente com biomassa, o que acarreta um menor tempo de</p><p>133</p><p>detenção hidráulica, entre 5% a 10 dias (PELLENS, 2018). O processo de tratamento é</p><p>análogo ao que ocorre nas lagoas aeróbias, onde os microrganismos aeróbios degradam</p><p>a matéria orgânica na presença de oxigênio dissolvido mediante processos oxidativos</p><p>(BRITO, 2015).</p><p>As lagoas aeradas são mais complexas em termos de operação em comparação</p><p>às lagoas facultativas, e mais simples quando comparadas ao sistema de lodos ativados.</p><p>O sistema aerado possui uma eficiência de 40% a 85% na remoção de DBO, e de 30%</p><p>a 70% referente à DQO (PEITZ, 2018). O efluente das lagoas aeradas possui uma alta</p><p>concentração de sólidos, sendo necessária a instalação de uma zona de decantação,</p><p>a fim de produzirem um efluente clarificado (SALLES, 2019). Esse sistema costuma ser</p><p>utilizado em conjunto com outras lagoas, formando o sistema denominado de lagoas de</p><p>estabilização (LUCENA, 2016).</p><p>As lagoas de maturação (ou de polimento) são lagoas aeróbias com oxigênio</p><p>dissolvido em todo o meio líquido (HENARES, 2015). São sistemas de pós-tratamento</p><p>utilizados no tratamento de efluentes previamente tratados, tendo como objetivo</p><p>a remoção de organismos patogênicos advindos dos coliformes fecais, nitrogênio</p><p>e fósforo (PELLENZ, 2018). Possui uma eficiência em torno de 99,9% na remoção de</p><p>coliformes fecais do efluente. A combinação mais utilizada desse tipo de lagoa é em</p><p>conjunto com lagoas anaeróbias e facultativas (LUCENA, 2016).</p><p>[...]</p><p>Os filtros biológicos são unidades de tratamento indicados para o pós-tratamento</p><p>de efluentes de unidades anaeróbias, devido à sua alta taxa de eficiência, fácil operação e</p><p>baixo custo (SANTOS, 2018). São constituídos de tanques contendo um meio suporte, ao</p><p>qual a biomassa formada pelos microrganismos presentes no meio se adere, formando</p><p>biofilmes. O processo de tratamento acontece por meio do contato do afluente com o</p><p>biofilme formado, ocorrendo a eliminação do material orgânico (MENEZES, 2019). Dentre</p><p>os filtros biológicos aeróbios utilizados no tratamento de efluentes, destacam-se os</p><p>filtros aerados submersos e os filtros biológicos percoladores.</p><p>Nos filtros aeróbios submersos (FASB) o fluxo segue um curso ascendente,</p><p>garantindo que o fluxo do afluente e dos compostos presentes no meio líquido tenham</p><p>a mesma direção dentro do reator (SANTOS, 2018). O meio suporte é preenchido de</p><p>material poroso, ao qual se alojam os microrganismos presentes nos biofilmes. Os</p><p>tanques dos filtros aerados contam com aeradores localizados na parte inferior das</p><p>unidades, garantindo a aeração do meio e promovendo o tratamento do efluente</p><p>através de processos aeróbios. As principais vantagens na utilização dos FASB é a</p><p>pequena produção de lodo, possibilidade de cobertura dos tanques e alta concentração</p><p>de biomassa, atribuindo um tratamento eficiente (SILVA, 2016). Nos filtros biológicos</p><p>134</p><p>percoladores, o efluente é inserido pela parte superior do reator, geralmente em jatos,</p><p>e segue um fluxo descendente até entrar em contato com</p><p>a biomassa aeróbia, que se</p><p>encontra alojada no meio suporte (BUARQUE, 2017).</p><p>O controle da biomassa que compõe o biofilme é feito por meio da velocidade</p><p>de escoamento do efluente, que gera uma tensão de cisalhamento provocando</p><p>o desprendimento de parte da biomassa, que é descartada junto com o efluente. A</p><p>aeração nesse sistema é feita de forma natural, por convecção (MARTINS, 2016). Dentre</p><p>as principais vantagens na utilização dos filtros biológicos percoladores, destacam-</p><p>se o baixo custo para implementação, fácil sistema operacional e necessidade de</p><p>pouca manutenção (MENEZES, 2019). Diversos tipos de materiais são utilizados no</p><p>preenchimento dos meios de suporte, dentre os mais aderidos destacam-se as britas,</p><p>materiais plásticos e carvão antracito (SANTOS, 2018).</p><p>FONTE: <https://tratamentodeagua.com.br/wp-content/uploads/2022/02/Artigo_processo-biologicos-pa-</p><p>ra-tratamento-de-efluentes.pdf>. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>135</p><p>RESUMO DO TÓPICO 3</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• Os principais processos físicos de tratamento de efluentes, com ênfase nas unidades</p><p>de floculação, sedimentação e filtração, são evidenciados.</p><p>• Os principais processos químicos e físico-químicos de tratamento de efluentes,</p><p>com ênfase nas unidades de precipitação, adsorção e desinfecção, estão presentes</p><p>e são essenciais.</p><p>• Os processos biológicos de tratamento de efluentes aeróbicos e anaeróbicos são citados.</p><p>• A definição dos processos híbridos de tratamento de efluentes e o princípio da com-</p><p>binação de tratamentos para o estabelecimento desses processos são destacados.</p><p>136</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 O tratamento de efluentes é uma atividade exigida por lei que consiste em uma série</p><p>de processos para eliminar os contaminantes presentes em líquidos residuais antes</p><p>de serem devolvidos à natureza ou reutilizados para outros fins não potáveis. Sobre o</p><p>tratamento de água e de efluentes, analise os itens a seguir:</p><p>I- A floculação é uma etapa do tratamento de água em que o objetivo é aglomerar</p><p>partículas de impurezas para facilitar o processo de decantação dessas impurezas</p><p>nos decantadores.</p><p>II- O desanerador se aplica ao processo de tratamento denominado filtração biológica.</p><p>III- Na superfície das lagoas anaeróbias, forma-se uma crosta de escuma, em decorrência</p><p>dos sólidos flutuantes e lodo que alcança sua superfície.</p><p>IV- O tratamento de esgoto por meio de lagoas de estabilização se dá somente por meio de</p><p>processos anaeróbios.</p><p>Assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) Estão corretas as afirmativas I e III.</p><p>b) ( ) Estão corretas as afirmativas I, II e III.</p><p>c) ( ) Estão corretas as afirmativas II, III e IV.</p><p>d) ( ) Estão corretas as afirmativas I, II, III e IV.</p><p>2 O tratamento dos efluentes visa à remoção da parte sólida, eliminando as impurezas e</p><p>os poluentes que podem ocasionar danos ao meio ambiente. O tratamento é feito nas</p><p>ETEs e envolve diversos processos físicos, químicos e biológicos. Sobre os tratamentos</p><p>físicos, assinale a alternativa INCORRETA:</p><p>a) ( ) Floculação.</p><p>b) ( ) Sedimentação.</p><p>c) ( ) Desinfecção.</p><p>d) ( ) Filtração.</p><p>3 Como a presença de nitrogênio na água pode causar problemas ambientais diversos,</p><p>foram desenvolvidos processos biológicos visando à sua remoção, sendo a nitrificação</p><p>seguida da desnitrificação convencional, o processo de tratamento mais comum. Nesse</p><p>contexto, analise as afirmativas a seguir:</p><p>I- A nitrificação e a desnitrificação possibilitam a retirada do nitrogênio amoniacal e</p><p>orgânico de um efluente, transformando-o em um gás por meio de reações mediadas</p><p>por bactérias que utilizam diferentes rotas metabólicas.</p><p>137</p><p>II- Na nitrificação, as bactérias atuantes são quimioautotróficas aeróbicas e promovem a</p><p>oxidação da amônia a nitrito e/ou nitrato, utilizando a energia liberada por essas reações</p><p>para síntese de sua biomassa.</p><p>III- Na desnitrificação, as bactérias atuantes são heterotróficas anaeróbias, as quais</p><p>promovem a redução do nitrato a nitrogênio elementar.</p><p>IV- Durante a desnitrificação, as bactérias oxidam o carbono orgânico utilizando o nitrato</p><p>como receptor de elétrons sob condições anaeróbias, produzindo N2 como produto final.</p><p>Assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) ( ) Estão corretas as afirmativas I e III.</p><p>b) ( ) Estão corretas as afirmativas I, II e IV.</p><p>c) ( ) Estão corretas as afirmativas I, III e IV.</p><p>d) ( ) Estão corretas as afirmativas I, II, III e IV.</p><p>4 Os nutrientes são compostos orgânicos frequentemente encontrados nos esgotos</p><p>domésticos e em efluentes industriais, e que devem ser removidos nas etapas de</p><p>tratamento visando evitar problemas devido ao lançamento descontrolado nos corpos</p><p>receptores d´água. Quais são os principais nutrientes a serem removidos no tratamento</p><p>terciário (biológico)?</p><p>5 Os efluentes, tanto de origem industrial quanto doméstica, podem ser considerados</p><p>perigosos para a saúde humana e fontes para transmissão de doenças, por conterem</p><p>uma grande quantidade de diferentes microrganismos e, dentre esses, alguns patógenos.</p><p>Qual processo de tratamento de água pode ser considerado fundamental para a remoção</p><p>do vírus da covid 19 da água?</p><p>138</p><p>REFERÊNCIAS</p><p>BRAGA, B. et al. Introdução à engenharia ambiental. 2. ed. São Paulo: Prentice</p><p>Hall, 2002.</p><p>BRAILE, P. M.; CAVALCANTI, J. E. W. A. Manual de tratamento de águas residuárias</p><p>industriais. São Paulo: CETESB, 1993.</p><p>CHERNICHARO, C. A. L. Princípios do tratamento biológico de águas residuárias.</p><p>2. ed. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 2000.</p><p>CHERNICHARO, C. A. L. Reatores anaeróbicos. 2. ed. Belo Horizonte: DESA-UFMG, 1997.</p><p>EATON, A. D. et al. Standard methods for the examination of water and wastewa-</p><p>ter. 21. ed. Washington: American Public Health Association; American Water Works</p><p>Association; Water Pollution Control Federation, 2005.</p><p>JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A. Tratamento de esgoto doméstico. 4. ed. Rio de</p><p>Janeiro, 2005.</p><p>JORDÃO, E. P.; PESSÔA, C. A. Tratamento de esgotos domésticos. 3. ed. Rio de</p><p>Janeiro: ABES 1995.</p><p>METCALF, L.; EDDY, H. P. Wastewater engineering treatment, disposal and reuse.</p><p>3. ed. New York: Mc Graw-Hill, 1995.</p><p>TSUTIYA, M. T.; ALÉM SOBRINHO, P. Coleta e transporte de esgoto sanitário. 2. ed.</p><p>São Paulo: Departamento de Hidráulica e Sanitária da Escola Politécnica da USP, 2000.</p><p>VON SPERLING, M. Introdução à qualidade da água e ao tratamento de esgoto,</p><p>princípio do tratamento biológico de águas residuárias. 3. ed. Belo Horizonte:</p><p>DESA, 2005.</p><p>VON SPERLING, M. Princípios básicos do tratamento de esgotos. Belo Horizonte:</p><p>DESA, 1996.</p><p>139</p><p>PROCESSAMENTO,</p><p>TRATAMENTO E</p><p>DESTINAÇÃO FINAL</p><p>DE LODOS</p><p>UNIDADE 3 —</p><p>OBJETIVOS DE APRENDIZAGEM</p><p>PLANO DE ESTUDOS</p><p>A partir do estudo desta unidade, você deverá ser capaz de:</p><p>• reconhecer as principais etapas de geração de lodo em estações de tratamento;</p><p>• compreender as características do lodo gerado em estações de tratamento de esgoto;</p><p>• gerenciar o lodo gerado em estações de tratamento de esgoto;</p><p>• fazer a destinação correta do lodo proveniente de estações de tratamento de</p><p>águas residuárias.</p><p>A cada tópico desta unidade você encontrará autoatividades com o objetivo de reforçar</p><p>o conteúdo apresentado.</p><p>TÓPICO 1 – CARACTERÍSTICAS DO LODO</p><p>TÓPICO 2 – ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO</p><p>TÓPICO 3 – DESTINAÇÃO FINAL DO LODO</p><p>Preparado para ampliar seus conhecimentos? Respire e vamos em frente! Procure</p><p>um ambiente que facilite a concentração, assim absorverá melhor as informações.</p><p>CHAMADA</p><p>140</p><p>CONFIRA</p><p>A TRILHA DA</p><p>UNIDADE 3!</p><p>Acesse o</p><p>QR Code abaixo:</p><p>141</p><p>TÓPICO 1 —</p><p>CARACTERÍSTICAS DO LODO</p><p>UNIDADE 3</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>As águas residuárias são definidas como os despejos líquidos resultantes do uso</p><p>de água de abastecimento nas atividades cotidianas, como domiciliares e comerciais,</p><p>agrícolas e industriais. Por exemplo, os esgotos sanitários são oriundos do uso de águas</p><p>nas atividades residenciais: higiene pessoal, limpeza e sanitários. Têm-se, ainda, os</p><p>efluentes líquidos industriais como resultado do uso da água nas mais variadas atividades</p><p>da indústria, como os processamentos de matérias-primas,</p><p>operações de resfriamento,</p><p>alimentação de caldeiras e limpeza. Devido à multiplicidade de tipologias industriais,</p><p>as águas residuárias industriais apresentam elevadas variabilidade e complexidade em</p><p>relação à composição físico-química. Dessa maneira, os processos de tratamento devem</p><p>ser customizados (DEZOTTI et al., 2008).</p><p>O principal objetivo de uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) é remover</p><p>poluentes e contaminantes do esgoto, a fim de evitar alterações na qualidade da água</p><p>e proteger os usos dos corpos hídricos. Com base em padrões de qualidade da água, a</p><p>legislação ambiental define as diretrizes para o lançamento do esgoto tratado em corpos</p><p>d'água. No Brasil, a Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, estabelece as</p><p>condições e os padrões de lançamento dos efluentes líquidos em corpos d’água (CONAMA,</p><p>2011). Embora os projetos e as operações das ETEs sejam, necessariamente, regidos</p><p>por essas normas e diretrizes, outros fatores técnicos e econômicos complementares</p><p>direcionam a seleção da tecnologia aplicada. Esses fatores incluem os requisitos de área</p><p>para a implantação dos sistemas de tratamento, a complexidade do controle operacional,</p><p>o grau de robustez e a maturidade tecnológica, a compatibilidade com uma expansão</p><p>futura da capacidade hidráulica, o grau de tratamento, os requisitos de eletricidade, as</p><p>opções de disposição de lodo, e os custos de capital e operacionais.</p><p>As operações de tratamento das águas residuárias podem ser categorizadas</p><p>em graus ou níveis de tratamento, a saber: tratamentos preliminar, primário, secundário</p><p>e terciário. As operações de tratamento não devem ser generalizadas e dependem,</p><p>fundamentalmente, da composição (características) da água residuária e dos aspectos</p><p>regulatórios locais.</p><p>Diversos processos podem ser empregados no tratamento das águas residuárias.</p><p>Dentre as principais opções, destacam-se os biológicos (sistemas de lagoas, lodo ativado</p><p>e reatores biológicos aeróbicos e anaeróbicos), físico-químicos (neutralização, flotação,</p><p>coagulação-floculação, adsorção, precipitação química e troca iônica), oxidativos</p><p>142</p><p>avançados (ozonização e reativo de Fenton), de separação por membranas (microfiltração,</p><p>ultrafiltração, nanofiltração e osmose inversa) e fitorremediação, com destaque para os</p><p>sistemas alagados (wetlands) (DEZOTTI et al., 2008; METCALF; EDDY, 2016). A literatura</p><p>salienta que a seleção dos processos de tratamento das águas residuárias depende de</p><p>diversos fatores, como: volume e caracterização físico-química do efluente líquido, custos</p><p>operacionais e legislação local.</p><p>Os processos de tratamento envolvem operações de transferência de massa</p><p>do contaminante da fase líquida para a fase gasosa e/ou sólida. Quando o poluente é</p><p>transferido da água residuária para a fase sólida, tem-se a formação do lodo, um subproduto</p><p>sólido oriundo do tratamento das águas. Trata-se de um subproduto inevitável do</p><p>tratamento das águas residuárias e das águas de abastecimento. Em suma, a composição</p><p>do lodo varia, em função da composição dessas águas e da tecnologia de tratamento</p><p>adotada. Para o tratamento ou o aproveitamento mais eficiente do lodo produzido em</p><p>estações de tratamento de efluentes, é importante conhecer as características do que</p><p>vem a ser processado. Elas variam, de acordo com a origem, o tempo entre a geração e o</p><p>processamento e o tipo de processamento ao qual o lodo é submetido.</p><p>Acadêmico, no Tópico 1, abordaremos as principais questões relacionadas à</p><p>degradação ambiental. Em seguida, as etapas de geração de lodo em estações de</p><p>tratamento de águas e as características físico-químicas e biológicas do lodo serão</p><p>introduzidas e discutidas.</p><p>2 DEGRADAÇÃO AMBIENTAL</p><p>A Primeira e a Segunda Revoluções Industriais, ocorridas na Europa, nos séculos</p><p>XVIII e XIX, ocasionaram a transição da manufatura para a indústria mecanizada, o que</p><p>gerou o aumento da produção de bens de consumo e a ascensão de novas tecnologias.</p><p>Além disso, alteraram, de forma significativa, o modo de vida da sociedade. Desde então,</p><p>dois séculos se passaram e a questão ambiental começou a ser levantada, somente, no</p><p>fim da década de 1960 e no início de 1970. Embora exemplos de poluição fossem visíveis</p><p>por décadas, antes de 1970, o evento fundamental que consolidou as preocupações</p><p>quanto ao meio ambiente e à opinião pública foi a publicação do livro Silent Spring</p><p>(Primavera Silenciosa), da bióloga americana Rachel Carson, em 1962. Nessa obra,</p><p>a autora aponta que o Diclorodifeniltricloroetano (DDT) se acumula no tecido animal</p><p>de seres vivos e, posteriormente, é transferido de um organismo para outro, por meio</p><p>da cadeia alimentar, com o aumento da concentração dele nos organismos, processo</p><p>denominado de biomagnificação, ou bioacumulação (PET AGRONOMIA UFC, s.d.). O legado</p><p>de Carson conduziu a população americana a uma preocupação ambiental quanto ao uso</p><p>de pesticidas sintéticos, o que fez com que a política nacional fosse revertida, com o</p><p>banimento do uso do DDT e de outros pesticidas nos Estados Unidos.</p><p>143</p><p>O uso, em larga escala, de pesticidas, para o controle de organismos indesejados,</p><p>teve início durante a Segunda Guerra Mundial (1939-1945), com a invenção e a utilização</p><p>do DDT. Antes disso, para o controle de pragas nas atividades agrícolas, eram empregados</p><p>arsênico e outros compostos químicos. Entretanto, os elevados custos desses produtos,</p><p>associados à toxicidade à saúde humana, limitavam a utilização. O DDT, no entanto,</p><p>era um pesticida sintético de baixo custo, com altas efetividade e durabilidade, o que</p><p>contribuiu para a expansão de uso durante esse período. Ainda que, a partir da década de</p><p>1970, o trabalho de Rachel Carson tenha jogado luz sobre as questões de degradação do</p><p>meio ambiente, outros episódios, responsáveis pela deterioração da qualidade ambiental,</p><p>ocorreram posteriormente (POTT; ESTRELA, 2017).</p><p>No Brasil, por exemplo, até o início dos anos oitenta, pode-se dizer que não havia uma</p><p>legislação de proteção do meio ambiente. Existiam, até então, escassas regulamentações,</p><p>com ordenamentos relativos à água e florestas, no entanto, apresentavam mais o objetivo</p><p>de proteção econômica do que a específica proteção ambiental. Só para se ter ideia da</p><p>escassez de legislação, as Constituições anteriores à Constituição Federal (CF) de 1988</p><p>não aplicavam regras específicas em relação ao meio ambiente.</p><p>As consequências das interferências do ser humano no meio ambiente são</p><p>diversas, desde a contaminação de ecossistemas a perdas de vidas humanas. Desde o</p><p>início do século XXI, o mundo se defronta com limitações de recursos naturais e sofre</p><p>com as consequências da degradação ambiental. Estudos mais recentes apontam que a</p><p>tendência é que os problemas ambientais se agravem e se tornem mais nítidos (PACHECO</p><p>et al., 2018). Destaca-se que algumas questões são locais e outras atingem todo o planeta,</p><p>sendo temas recorrentes em todas as abordagens pertinentes à preservação ambiental.</p><p>Portanto, é necessária, cada vez mais, a implantação de medidas que busquem minimizar</p><p>a degradação do meio ambiente.</p><p>De acordo com Sánchez (2013, p. 27), o termo “degradação ambiental” é de</p><p>uso recorrente na literatura ambiental e está relacionado a uma mudança artificial ou</p><p>perturbação de causa humana, ou seja, a uma redução das condições naturais ou estado</p><p>do ambiente. O agente causador de degradação ambiental é, sempre, o ser humano, visto</p><p>que processos naturais não degradam o ambiente, apenas causam mudanças (SÁNCHEZ,</p><p>2013). Portanto, a degradação ambiental é uma modificação ou alteração das funções,</p><p>dos componentes e dos processos ambientais que acarretam deterioração ou perda da</p><p>qualidade do meio ambiente. Nesse sentido, a antropia é o estudo da ação do ser humano</p><p>sobre esse meio. Também, pode ser ação, ato ou resultado da atuação humana sobre</p><p>a natureza, com intencionalidade de modificação, independentemente do juízo de valor</p><p>atribuído à modificação realizada no meio.</p><p>144</p><p>Existem diversos exemplos, no</p><p>nosso dia a dia, de ações humanas geradoras</p><p>de degradação ambiental. Dentre elas, podemos citar as queimadas; a mineração; a</p><p>disposição irregular de resíduos; as poluições atmosférica, hídrica, sonora e dos solos; o</p><p>uso intensivo de pesticidas; e a disposição inadequada de águas residuárias sem devido</p><p>tratamento, ou dos lodos gerados em operações unitárias de purificação.</p><p>Nos próximos itens, serão abordadas as questões relacionadas à problemática</p><p>do gerenciamento dos lodos gerados nas estações de tratamento de águas residuárias.</p><p>3 LODO: CONCEITOS</p><p>Os lodos são definidos como subprodutos sólidos provenientes do tratamento</p><p>das águas residuárias. A ABNT NBR 10.004/2004 define resíduos sólidos, incluindo, nessa</p><p>definição, os lodos, provenientes desses sistemas de tratamento de águas, além daqueles</p><p>gerados em instalações e equipamentos de controle de poluição (ABNT, 2004).</p><p>Geralmente, os lodos se encontram na forma líquida ou semissólida, e contêm</p><p>entre 0,25% e 12% de massa de sólidos, a depender das operações ou dos processos</p><p>utilizados para o tratamento das águas. Já o teor de umidade varia de 97% a 98%. Tais</p><p>variações ocorrem devido à metodologia utilizada, às concentrações de químicos e à</p><p>composição da água residuária (KACPRZAC et al., 2017; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Figura 1 – Lodos gerados em estações de tratamento de águas residuárias</p><p>Fonte: https://cutt.ly/R3z36Cs. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>145</p><p>A seguir, algumas informações das características do lodo serão apresentadas,</p><p>as quais servirão de base para a discussão que será abordada nos tópicos subsequentes</p><p>desta unidade.</p><p>3.1 CARACTERÍSTICAS DO LODO</p><p>As operações unitárias de tratamento das águas residuárias, isto é, esgotos</p><p>sanitários e efluentes industriais e agrícolas, envolvem processos de separação sólido-</p><p>líquido e transferência de massa do contaminante dissolvido para a fase gasosa ou</p><p>sólida. Nesse último caso, tem-se a geração do lodo. Além do lodo, outros resíduos</p><p>sólidos são gerados ao longo das etapas de tratamento das águas, como:</p><p>• gradeado: material sólido removido em uma etapa preliminar do tratamento</p><p>por gradeamento. O gradeado é formado por materiais plásticos, tecidos,</p><p>fios, sementes, peças metálicas, papel/papelão, dentre outros. A disposição</p><p>final desses resíduos, em aterros sanitários, é o método de gerenciamento,</p><p>comumente, adotado;</p><p>• areia: material removido dos desarenadores. É formada por materiais</p><p>inertes e, por isso, após a remoção, tem-se a disposição final em aterros</p><p>sanitários;</p><p>• escuma: densidade da escuma menor do que a densidade da água. A</p><p>escuma consiste em materiais flotáveis, removidos da superfície dos</p><p>sedimentadores primários/secundários e flotadores. Pode conter óleos,</p><p>graxas, gorduras, ceras, sabões, papéis, dentre outros.</p><p>Como mencionado anteriormente, os lodos podem ser categorizados em função</p><p>da etapa/nível de tratamento de água residuária no qual ele é gerado, a saber: lodo</p><p>primário, lodo secundário, lodo misto (primário e secundário) e lodo químico.</p><p>O lodo primário é formado por sólidos sedimentáveis e compostos orgânicos</p><p>removidos em sedimentos primários. A característica do lodo primário é variável e</p><p>depende da tipologia industrial.</p><p>O lodo secundário é formado por subprodutos sólidos dos tratamentos</p><p>biológicos, como biomassa, e sólidos removidos do sedimentador secundário, no</p><p>processo de lodo ativado, ou lagoas aeróbicas e anaeróbicas. Pode-se estimar o volume</p><p>de lodo secundário em função da Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) ou Demanda</p><p>Química de Oxigênio (DQO), removida da água residuária dos processos biológicos</p><p>de tratamento. Vale ressaltar que o volume de lodo secundário gerado depende da</p><p>bioquímica do processo biológico, ou seja, aeróbico ou anaeróbico.</p><p>146</p><p>Visto que os processos aeróbicos são mais exotérmicos do que os anaeróbicos,</p><p>uma maior quantidade de energia é disponibilizada para o crescimento microbiano.</p><p>Portanto, nos sistemas aeróbicos, tem-se uma maior produção de lodo.</p><p>Nas equações 1 e 2, será representado o processo de bioconversão da molécula</p><p>de glicose (C6H12O6) nos ambientes aeróbico e anaeróbico, respectivamente. A energia</p><p>liberada em quilocaloria por mol de glicose é utilizada pelas células microbianas em</p><p>processos de síntese celular, isto é, gera-se biomassa que, ao ser purgada do sistema</p><p>biológico de tratamento, é classificada como lodo secundário (DEZOTTI et al., 2008;</p><p>METCALF; EDDY, 2016).</p><p>C6H12O6 + O2 CO2 + H2O + 649 kcal/mol (1)</p><p>C6H12O6 CH4 + CO2 + 34 kcal/mol (2)</p><p>Nos sistemas de tratamento de lodo, é comum o tratamento da mistura</p><p>de lodo primário e lodo secundário, sendo, esse subproduto sólido,</p><p>denominado de lodo misto.</p><p>NOTA</p><p>O lodo químico é gerado em processos físico-químicos de tratamento de águas</p><p>residuárias, em operações unitárias adotadas, como etapa de tratamento primário,</p><p>como Coagulação-Floculação (C/F) e precipitação química, ou em etapas de tratamento</p><p>terciário (por exemplo, reagente Fenton e foto-Fenton). O lodo químico é, geralmente,</p><p>formado por compostos inorgânicos e matérias orgânicas recalcitrantes.</p><p>Serão representados, esquematicamente, os subprodutos sólidos gerados nas</p><p>estações de tratamento de águas residuárias.</p><p>Figura 2 – Subprodutos sólidos gerados nas estações de tratamento de esgoto</p><p>FONTE: O autor</p><p>147</p><p>Como mencionado na introdução deste tópico, para o tratamento ou o</p><p>aproveitamento mais eficiente do lodo produzido em estações de tratamento de efluentes,</p><p>é importante conhecer as características do lodo a ser processado. Essas características</p><p>variam, de acordo com a origem, o tempo entre a geração e o processamento e o tipo de</p><p>processamento ao qual é submetido. Portanto, para o projeto adequado das unidades</p><p>de processamento do lodo e a destinação final, as fontes de geração, as características e</p><p>a quantidade de lodo produzido devem ser conhecidas. Essas fontes de geração de lodo</p><p>variam, de acordo com o tipo de instalação e o método de operação adotado. Por outro</p><p>lado, tem-se que legislações cada vez mais restritivas têm proporcionado a adoção de</p><p>tecnologias de tratamento que levam à formação de lodos com um maior potencial</p><p>poluidor e/ou mais difíceis de serem processados (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Figura 3 – Estação de tratamento de águas residuárias</p><p>Fonte: https://www.hydrotech-group.com/files/ckeditor/technologie-cisticka.jpg.</p><p>Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>As fontes de lodos, em sistemas de tratamento de efluentes, variam, de acordo</p><p>com o tipo de instalação e o método de operação adotado. Por exemplo, em um processo</p><p>de lodos ativados, o descarte é feito do tanque de aeração ou da câmara de operação,</p><p>sendo que o tanque de sedimentação não é uma fonte. Por outro lado, se o descarte</p><p>é realizado da linha de retorno de lodo, esse tanque de sedimentação passa a ser uma</p><p>fonte (BUTA et al., 2021; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Para o tratamento ou o aproveitamento mais eficiente do lodo gerado nas</p><p>estações de tratamento de águas, é importante conhecer as características do lodo</p><p>a ser processado, como já dito. As características do lodo são várias, de acordo com a</p><p>origem, o tempo entre a geração e o processamento dele e o tipo de processamento ao</p><p>qual é submetido (BUTA et al., 2021; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>148</p><p>A seguir, serão apresentados dados de caracterização físico-química dos lodos</p><p>primário e secundário.</p><p>Tabela 1 – Composição físico-química de lodos primários e secundários</p><p>Fonte: Adaptada de Metcalf e Eddy (2016)</p><p>Muitos dos constituintes químicos do lodo, incluindo os nutrientes, são</p><p>relevantes para a definição da disposição final do lodo processado e do líquido removido</p><p>durante o processamento. As medidas do pH, da alcalinidade e da concentração de</p><p>ácidos orgânicos são importantes para o controle do processo anaeróbico de digestão.</p><p>No caso dos métodos de redução térmica, como incineração e gaseificação, utilizados</p><p>para o tratamento do lodo, as concentrações de metais pesados, defensivos agrícolas e</p><p>hidrocarbonetos devem ser determinadas (METCALF;</p><p>CHAMADA</p><p>2</p><p>CONFIRA</p><p>A TRILHA DA</p><p>UNIDADE 1!</p><p>Acesse o</p><p>QR Code abaixo:</p><p>3</p><p>PARÂMETROS DE QUALIDADE</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>Neste tópico, abordaremos os parâmetros que apontam as características das</p><p>águas e indicam o nível de qualidade desse recurso. Será tratado, portanto, do recurso</p><p>água de modo global.</p><p>O saneamento é o conjunto de atividades relacionadas aos tratamentos de água</p><p>e esgoto, coleta de lixo e práticas de higiene (COSTA; GUILHOTO, 2014). Um dos maiores</p><p>benefícios que o saneamento promove para a sociedade é a melhoria da qualidade</p><p>de vida, o que reflete, principalmente, na saúde da população humana, segundo uma</p><p>pesquisa realizada pelo Instituto Trata Brasil (BRASIL, 2017).</p><p>No Brasil, estima-se que, apenas, 5,45% dos domicílios da zona rural estão</p><p>ligados à rede de coleta ou tratamento de esgoto, segundo o Plano Nacional por</p><p>Amostras em Domicílio (PNAD) (IBGE, 2016). Isso indica que, em torno de 7,6 milhões de</p><p>residências, dos 8,1 milhões de domicílios localizados em áreas rurais, não são atendidas</p><p>com coleta de esgoto (IBGE, 2016).</p><p>Ter uma ampla visão dos parâmetros de qualidade é crucial para todo profissional</p><p>do ambiente, pois, por meio dessa ferramenta, é possível realizar um monitoramento,</p><p>além de quantificar e qualificar as águas. A partir disso, subsidiar tomadas de decisão em</p><p>prol de categorizá-las e propor planos de ação para a melhoria da qualidade do recurso</p><p>natural água.</p><p>Por meio dos parâmetros físico, químico e biológico, é possível identificar</p><p>fontes de poluição hídrica quanto à origem (localização pontual ou difusa) e ao tempo</p><p>(contaminação recente ou remota). Assim, neste tópico, estudaremos cada grupo de</p><p>parâmetros de qualidade.</p><p>2 CONCEITO</p><p>As características da água, dos corpos hídricos e do esgoto são medidas por</p><p>parâmetros de qualidade de naturezas física, química e biológica (LIBÂNIO, 2010;</p><p>VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017). Os termos “padrão” e “parâmetro” de</p><p>qualidade são, comumente, considerados sinônimos, no entanto, são distintos, pois</p><p>exprimem diferentes conceitos. “Padrão” estabelece um valor do parâmetro que não</p><p>deve ser excedido em um determinado intervalo de tempo (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>TÓPICO 1 - UNIDADE 1</p><p>4</p><p>Quando se trata de tratamento de esgotos, os parâmetros de qualidade de</p><p>interesse são aqueles relacionados às necessidades de projeto, operação e desempenho</p><p>de estações de tratamento de esgoto, além daqueles relacionados às exigências legais</p><p>federais, estaduais e municipais. É, também, de interesse, fornecer informações dos</p><p>parâmetros de qualidade dos corpos hídricos, nos quais efl uentes tratados são lançados</p><p>(JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Os parâmetros de qualidade da água, abordados neste tópico, podem ser</p><p>utilizados para caracterizar águas de abastecimento e águas residuárias e corpos</p><p>receptores. O objetivo principal é apresentar a descrição de parâmetros que não são,</p><p>normalmente, focalizados no tratamento de esgoto, no entanto, é importante que haja</p><p>essa visão integrada de qualidade da água, sem separação das aplicações.</p><p>Segundo o Sistema Nacional de Informações sobre Saneamento (SNIS),</p><p>em 2020, os investimentos em água e esgotamento sanitário foram de R$</p><p>13,7 bilhões, um valor menor do de 2019. O total de investimentos reduziu</p><p>para 12,4% em relação aos R$ 15,7 bilhões de 2019. Com R$ 7,1 bilhões</p><p>(51,8%), a macrorregião Sudeste recebe o maior volume de recursos. O</p><p>menor é o da macrorregião Norte, com cerca de R$ 800,0 milhões (5,8%).</p><p>FONTE: https://cutt.ly/e3dXVLr.</p><p>INTERESSANTE</p><p>3 EXIGÊNCIAS LEGAIS</p><p>As leis de regulação ambiental, para preservação da qualidade da água,</p><p>tratamento e disposição do esgoto, têm o objetivo, não somente, de servir como um</p><p>instrumento de minimização do impacto ambiental, mas, também, de subsídio da</p><p>projeção de estações de tratamento de água e esgoto e direcionamento de planos</p><p>de monitoramento sanitário. A partir das demarcações regulatórias, são defi nidos os</p><p>processos de tratamento a serem adotados no que se refere, principalmente, à efi ciência</p><p>dos sistemas para a remoção de contaminantes (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Ao se analisar a Constituição brasileira, observa-se que o termo “saúde”</p><p>é citado no Capítulo II, que trata dos Direitos Sociais, no art. 6º: “São direitos sociais</p><p>a educação, a saúde, a alimentação, o trabalho, a moradia, o transporte, o lazer, a</p><p>segurança, a previdência social, as proteções à maternidade e à infância, a assistência</p><p>aos desamparados, na forma desta Constituição” (BRASIL, 1988, s. p.).</p><p>5</p><p>Assim, a Constituição dispõe, ainda, na Seção II, que se refere à saúde, no art. 196:</p><p>A saúde é direito de todos e dever do Estado, garantido mediante</p><p>políticas sociais e econômicas que visem à redução do risco de doença</p><p>e de outros agravos e ao acesso universal e igualitário às ações e</p><p>serviços para promoção, proteção e recuperação (BRASIL, 1988, s. p.).</p><p>O texto constitucional garante, portanto, que o direito à saúde deve ser</p><p>assegurado por meio de políticas sociais e econômicas que visem diminuir o risco de</p><p>doenças e o agravamento delas por carências sociais. Por outro lado, o mesmo texto</p><p>estipula que o acesso à saúde deve ser universal, igual para todas as pessoas, sejam</p><p>ações e serviços voltados para a promoção, a proteção ou a restauração (BRASIL,</p><p>1998; SOUZA, 2022).</p><p>Percebe-se, portanto, que a definição de saneamento básico não foi incluída na</p><p>Constituição do Brasil, e, dessa forma, é necessário ampliar esforços para a compreensão</p><p>do significado de saneamento. Isso é crucial para que, a partir do entendimento dos</p><p>conceitos intrínsecos ao saneamento, compreenda-se a direção a ser tomada para</p><p>garantir que o recurso água seja preservado. Essa é uma competência do profissional</p><p>ambiental (SOUZA, 2022).</p><p>Com relação ao marco legal do saneamento, no Brasil, embora previsto na</p><p>Constituição desde 1988, a legislação, com diretrizes para instalações de saneamento</p><p>básico, só foi promulgada pela União em 2007, pela Lei nº 11.445, de 5 de janeiro de 2007</p><p>(BRASIL, 1998; 2007). Embora trate da coleta de resíduos e drenagem, exclusivamente,</p><p>para áreas urbanas, essa lei instituiu as Diretrizes e a Política Federal de Saneamento</p><p>Básico, com, no art. 3º, a definição de saneamento básico:</p><p>I – saneamento básico: conjunto de serviços, infraestruturas e</p><p>instalações operacionais de:</p><p>a) abastecimento de água potável: constituído pelas atividades,</p><p>infraestruturas e instalações necessárias ao abastecimento público</p><p>de água potável, desde a captação até as ligações prediais e</p><p>respectivos instrumentos de medição;</p><p>b) esgotamento sanitário: constituído pelas atividades, infraestruturas</p><p>e instalações operacionais de coleta, transporte, tratamento, e</p><p>disposição final adequados dos esgotos sanitários, desde as ligações</p><p>prediais até o seu lançamento final no meio ambiente;</p><p>c) limpeza urbana e manejo de resíduos sólidos: conjunto de</p><p>atividades, infraestruturas e instalações operacionais de coleta,</p><p>transporte, transbordo, tratamento e destino final do lixo doméstico e</p><p>do lixo originário da varrição e limpeza de logradouros e vias públicas;</p><p>d) drenagem e manejo das águas pluviais urbanas: conjunto de</p><p>atividades, infraestruturas e instalações operacionais de drenagem</p><p>urbana de águas pluviais, de transporte, detenção ou retenção para</p><p>o amortecimento de vazões de cheias, tratamento e disposição final</p><p>das águas pluviais drenadas nas áreas urbanas (BRASIL, 2007, s. p.).</p><p>6</p><p>Esse período de quase duas décadas, no qual o país viveu um vácuo jurídico,</p><p>impactou, negativamente, a prestação de serviços e o investimento no setor de saneamento.</p><p>A Lei n°11.445, de 5 de janeiro de 2007, prevê a responsabilidade do</p><p>poder público para a definição da política de saneamento básico e dos</p><p>papéis dos Planos Municipais de Saneamento Básico e do Plano Nacional</p><p>de Saneamento Básico (PLANSAB), incluindo a participação e o controle</p><p>sociais por meio de audiências e consultas públicas, também, via conselhos,</p><p>especialmente, pelo Conselho das Cidades (BRASIL,</p><p>EDDY, 2016).</p><p>O teor de Sólidos Suspensos Voláteis (SSV) do lodo está associado à</p><p>concentração de matéria orgânica do lodo em relação à concentração de</p><p>Sólidos Totais (ST).</p><p>NOTA</p><p>O poder calorífico do lodo é uma propriedade importante quando se considera</p><p>a utilização de um processo térmico (por exemplo, incineração ou pirólise), seja</p><p>para estabilização ou destinação final do lodo processado. O rápido consumo de</p><p>combustíveis fósseis gera sérios problemas de segurança energética e poluição do</p><p>meio ambiente. Portanto, para contemplar o aumento da demanda de energia, a fim</p><p>de manter a sustentabilidade na maioria dos países e garantir energias sustentáveis e</p><p>complementares à parcela dos combustíveis fósseis utilizados, o processo de valorização</p><p>energética do lodo tem despertado grande interesse em todo o mundo nas últimas</p><p>149</p><p>décadas. O lodo, com oferta, tem sido visto como um dos recursos mais promissores</p><p>para produzir calor, eletricidade, combustíveis alternativos para transporte, bioquímicos</p><p>de alto valor agregado etc. (WANG; DAI; YANG, 2020).</p><p>A concentração de poluentes específi cos, como metais, defensivos agrícolas,</p><p>patógenos e orgânicos tóxicos, deve ser determinada, a depender dos métodos</p><p>adotados para a destinação fi nal do lodo. Por exemplo, tem-se que, para a aplicação</p><p>do lodo processado, ao visar à reciclagem agrícola de nutrientes e matéria orgânica, os</p><p>teores de matéria orgânica (% SSV), nutrientes, metais e compostos orgânicos tóxicos</p><p>precisam ser determinados.</p><p>Mais especifi camente, as características que afetam a adequação dos</p><p>biossólidos, para a aplicação no solo, para usos benéfi cos, incluem o teor de matéria</p><p>orgânica, geralmente, medida como sólidos voláteis, nutrientes, patógenos, metais e</p><p>compostos orgânicos tóxicos. O valor dos biossólidos, como fertilizantes, os quais devem</p><p>ser avaliados no local onde são utilizados como condicionadores de sólidos, é baseado</p><p>nos teores de nitrogênio, fósforo e potássio. Em muitos casos, os biossólidos fornecem</p><p>nutrientes sufi cientes para o crescimento das plantas. Para algumas aplicações, as</p><p>quantidades de fósforo e de potássio podem ser menores, devendo ser aumentadas.</p><p>Elementos-traços são os elementos inorgânicos que, em concentrações muito</p><p>baixas, podem ser essenciais ou prejudiciais às plantas e aos animais. O termo “metais</p><p>pesados” é utilizado para se referir a vários elementos-traços, presentes em lodos e</p><p>biossólidos. As concentrações dos metais pesados controlados podem variar muito.</p><p>Devido ao sucesso da implantação de programas de pré-tratamento, as</p><p>qualidades de lodos e biossólido, em termos de metais pesados controlados, melhoraram</p><p>signifi cativamente. Para a aplicação de biossólido para fi ns benéfi cos, a concentração</p><p>desses metais pesados pode se limitar à taxa de aplicação e à vida útil do solo (METCALF;</p><p>EDDY, 2016; VON SPERLING; GONÇALVES, 2001).</p><p>Os processos de tratamento do lodo e destinação fi nal serão abordados nos</p><p>Tópicos 2 e 3 desta unidade.</p><p>ESTUDOS FUTUROS</p><p>Outro aspecto importante diz respeito às quantidades de lodo gerado, as quais</p><p>podem variar signifi cativamente. As quantidades dos materiais sólido e semissólido que</p><p>entram em uma estação de tratamento de efl uentes podem variar, e muito, ao longo do dia</p><p>e do ano. Para assegurar que a estação tenha capacidade de gerenciar essas variações,</p><p>os projetos das unidades de processamento e de disposição de lodos devem levar em</p><p>150</p><p>consideração os seguintes itens: (i) as taxas médias e máximas de produção de lodos;</p><p>e (ii) a capacidade potencial de armazenagem das unidades de tratamento na estação.</p><p>Variações mais significativas podem ser esperadas em sistemas de pequeno porte.</p><p>Com relação ao lodo secundário, tem-se que uma quantidade limitada de lodo</p><p>pode ser armazenada, temporariamente, nos tanques de sedimentação e aeração</p><p>dos processos biológicos de tratamento. Nos locais nos quais tanques de digestão</p><p>com níveis variados são utilizados, a grande capacidade de armazenagem permite</p><p>atenuar os efeitos das cargas de pico de lodo digerido. Nos sistemas de tratamento</p><p>que utilizam o processo de digestão do lodo, o projeto é baseado nas cargas máximas</p><p>mensais para permitir um tempo de residência mínimo de 15 dias durante a produção</p><p>máxima de lodo. Assim, com base nas cargas médias diárias, os digestores têm certa</p><p>capacidade para a armazenagem desse lodo. No caso de o processo de digestão não ser</p><p>utilizado, os processos de tratamento devem ser projetados com base na capacidade</p><p>de armazenagem disponível no sistema de gerenciamento (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Por exemplo, a capacidade de um sistema de desaguamento mecânico, instalado na</p><p>sequência de um adensador gravitacional, necessita ser baseada na quantidade de lodo</p><p>produzido em um ou três dias. Certos componentes de um sistema de processamento</p><p>de lodo, como bombeamento e adensamento, são dimensionados pela produção</p><p>máxima diária (VON SPERLING; GONÇALVES, 2001).</p><p>4 ASPECTOS LEGAIS</p><p>Pela definição dos métodos para processamento, reuso e destinação final de</p><p>lodos, é necessário levar em consideração a legislação aplicável em cada região. Nos</p><p>Estados Unidos da América, uma norma específica (40 CR Parte 503) foi publicada</p><p>em 1993, pela Agência Americana de Proteção Ambiental, a qual estabelece os limites</p><p>numéricos para a concentração de contaminantes e as práticas de gerenciamento para</p><p>reuso e disposição final de lodos gerados em instalações de tratamento de despejos</p><p>líquidos (METCALF; EDDY, 2016). Essa norma teve, como objetivo, evitar a ocorrência</p><p>de problemas de saúde pública e danos ao meio ambiente, resultantes da presença de</p><p>eventuais contaminantes no biossólido.</p><p>Biossólido é o produto do tratamento do lodo de esgoto sanitário que</p><p>contempla critérios microbiológicos e químicos estabelecidos. Está, dessa</p><p>forma, apto a ser aplicado em solos.</p><p>NOTA</p><p>151</p><p>Os temas contemplados pela 40 CFR Parte 503 cobrem, especificamente: i) a</p><p>aplicação de biossólido no solo; ii) a disposição de biossólidos nas águas superficiais; iii)</p><p>a redução de vetores e patógenos nos biossólidos tratados; e iv) a incineração do lodo. A</p><p>regulamentação existente afeta, diretamente, a seleção de muitos processos utilizados</p><p>no tratamento do lodo. Em alguns casos, para atender às exigências estabelecidas,</p><p>requisitos específicos de métodos de tratamento utilizados são especificados na norma</p><p>(METCALF; EDDY, 2016).</p><p>A preocupação com o meio ambiente, dada a aplicação do biossólido no</p><p>solo, gerou novas legislações. Inspirados na legislação europeia, diversos países vêm</p><p>adotando regras bem rígidas em relação à prática. Por exemplo, para solucionar a</p><p>problemática relacionada à toxicidade de metais pesados para humanos, animais e</p><p>plantas, em 1986, a Comunidade Europeia adotou a Diretiva do Conselho Europeu</p><p>86/278/EEC, sobre a proteção do meio ambiente e do solo, particularmente, quando</p><p>o lodo de esgoto é usado na agricultura.</p><p>No Brasil, a Resolução CONAMA nº 498, de 19 de agosto de 2020, define critérios e</p><p>procedimentos para a produção e a aplicação de biossólido em solos (CONAMA, 2020). A</p><p>presente resolução revoga as Resoluções CONAMA nº 375/2006 e nº 380/2006, e surgiu</p><p>da necessidade de atualização das normativas, até então, vigentes. Assim, a reciclagem</p><p>agrícola pode fomentar a economia circular dentro da cadeia de gerenciamento do lodo</p><p>(CONAMA, 2006; 2020).</p><p>A economia circular ocorre em um ciclo no qual o planeta desempenha um</p><p>papel fundamental no fornecimento de recursos naturais e na absorção de resíduos</p><p>e poluição. A contaminação do meio ambiente, com poluentes tóxicos, tornou-se</p><p>um problema ambiental a nível mundial, ao afetar as produtividades das culturas,</p><p>a biomassa e a fertilidade do solo e contribuir para a bioacumulação de compostos</p><p>tóxicos na cadeia alimentar. Nas últimas décadas, os grupos de pesquisa reconheceram</p><p>que certos poluentes químicos, como metais pesados, agrotóxicos e fármacos, podem</p><p>permanecer no ambiente por um longo período, e, dessa forma,</p><p>ocasionar prejuízos para</p><p>quaisquer organismos vivos.</p><p>Na Resolução CONAMA nº 498/2020, o biossólido, para aplicação no solo,</p><p>é categorizado nas classes 1 e 2, de acordo com os valores máximos permitidos de</p><p>substâncias químicas do lodo. A Resolução CONAMA nº 498/2020 destaca, ainda, a</p><p>necessidade de atendimento a um dos critérios de redução de atratividade de vetores,</p><p>incluindo a necessidade de monitoramento das substâncias químicas, da qualidade</p><p>microbiológica e dos parâmetros de controle operacional dos processos de redução de</p><p>patógenos (CONAMA, 2020).</p><p>No geral, as águas residuárias apresentam 99,9% de água e 0,1% de matéria</p><p>sólida como composição. As operações unitárias de tratamento das águas visam,</p><p>fundamentalmente, à separação da parte sólida da líquida. Desse modo, o efluente</p><p>152</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1tratado é liberado em corpos receptores sem causar danos ao meio ambiente. Nesse</p><p>processo, poluentes, nutrientes e contaminantes são concentrados no lodo, que é um</p><p>subproduto sólido do tratamento. As características do lodo variam, de acordo com a</p><p>origem, o tempo entre a geração e o processamento e o tipo de processamento ao</p><p>qual é submetido. Parâmetros físico-químicos, como ST, SSV, pH, nutrientes e poder</p><p>calorífico, são fundamentais para a definição das rotas de tratamento e destinação final</p><p>do lodo. No Brasil, a Resolução CONAMA nº 498/2020 define critérios e procedimentos</p><p>para a produção e a aplicação de biossólido em solos (CONAMA, 2020). Nesse sentido,</p><p>tem-se que os parâmetros de qualidade do lodo são pontos críticos.</p><p>O principal objetivo de uma Estação de Tratamento de Efluentes (ETE) é remover</p><p>poluentes e contaminantes do esgoto, a fim de evitar alterações na qualidade da água</p><p>e proteger os usos dos corpos hídricos. Com base em padrões de qualidade da água,</p><p>a legislação ambiental define as diretrizes para o lançamento do esgoto tratado em</p><p>corpos d'água. Os subprodutos sólidos gerados nas estações de tratamento de águas</p><p>residuárias incluem gradeado, areia, escuma e lodo.</p><p>O gradeado é o material sólido removido na etapa preliminar de tratamento por</p><p>gradeamento, sendo formado por materiais plásticos, tecidos, fios, sementes, peças</p><p>metálicas, papel/papelão, dentre outros. A areia é removida dos desarenadores e formada</p><p>por materiais inertes. Com relação à escuma, a densidade desse subproduto é menor</p><p>do que a densidade da água. A escuma consiste em materiais flotáveis, removidos da</p><p>superfície dos sedimentadores primários/secundários e flotadores. Ainda, pode conter</p><p>óleos, graxas, gorduras, ceras, sabões, papéis etc.</p><p>No geral, os resíduos sólidos são coletados e dispostos em aterros sanitários,</p><p>enquanto o lodo necessita passar por etapas de manuseio, visando ao preparo do</p><p>material para a destinação final. O lodo é um subproduto sólido gerado, inevitavelmente,</p><p>no tratamento das águas residuárias. Os lodos gerados nas operações unitárias de</p><p>tratamento podem ser classificados em função de tal operação de tratamento, a saber:</p><p>lodos primário, secundário e químico. Esse material deve ser removido dos sistemas de</p><p>tratamento de águas e encaminhado para uma cadeia de gerenciamento adequada.</p><p>153</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• Os subprodutos sólidos, gerados nas estações de tratamento de águas residuárias,</p><p>incluem gradeado, areia, escuma e lodo. No geral, os resíduos sólidos são coletados</p><p>e dispostos em aterros sanitários, enquanto o lodo necessita passar por etapas de</p><p>manuseio, o que visa ao preparo do material para a destinação final dele.</p><p>• Os lodos gerados nas operações unitárias de tratamento podem ser classificados em</p><p>função de determinada operação de tratamento de água residuária, a saber: lodos</p><p>primário, secundário e químico.</p><p>• Os principais parâmetros físico-químicos de caracterização dos lodos incluem a</p><p>concentração de sólidos totais, sólidos totais voláteis e umidade. Esses parâmetros</p><p>são fundamentais para a escolha da melhor rota de gerenciamento do lodo.</p><p>• Os aspectos regulatórios brasileiros, relacionados à aplicação de biossólido no solo, são</p><p>regulamentados pela Resolução CONAMA nº 498, de 19 de agosto de 2020 (CONAMA,</p><p>2020). Nessa resolução, o biossólido, para aplicação no solo, é categorizado nas classes</p><p>1 e 2, de acordo com os valores máximos permitidos de substâncias químicas do lodo.</p><p>154</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 As operações unitárias de tratamento das águas residuárias envolvem processos de</p><p>separação sólido-líquido e transferência de massa do contaminante dissolvido para a</p><p>fase gasosa ou sólida. Nesse último caso, tem-se a geração do lodo. Assim, a respeito da</p><p>categorização do lodo gerado nos sistemas de tratamento de efluentes líquidos, assinale</p><p>a alternativa CORRETA:</p><p>a) O lodo gerado nos sistemas biológicos de tratamento de águas residuárias pode ser</p><p>categorizado como lodo terciário.</p><p>b) Os subprodutos gerados em etapas de tratamento preliminar, como gradeamento e</p><p>desarenação, devem ser tratados por um processo de compostagem antes da disposição</p><p>em lixões.</p><p>c) O lodo removido do sedimentador secundário do processo de lodos ativados pode ser</p><p>categorizado como lodo químico.</p><p>d) No processo de coagulação/floculação, é gerado um lodo químico que deve ser</p><p>encaminhado para um tratamento adequado antes da destinação final dele.</p><p>2 Para o projeto adequado das unidades de processamento, tratamento e disposição de</p><p>lodos, as fontes de geração, características e quantidades de lodo a serem processadas</p><p>devem ser conhecidas. O processo de definição da melhor rota de processamento,</p><p>também, deve levar em consideração outros fatores. Com relação à cadeia de</p><p>gerenciamento do lodo, analise as afirmativas a seguir:</p><p>I- Para a definição dos métodos para processamento, reuso e destinação final de lodos,</p><p>é necessário levar em consideração a legislação aplicável em cada região. No Brasil, a</p><p>Resolução CONAMA nº 498, de 19 de agosto de 2020, define critérios e procedimentos</p><p>para a produção e a aplicação de biossólido em solos (CONAMA, 2020).</p><p>II- Os principais parâmetros físico-químicos de caracterização dos lodos incluem a</p><p>concentração de metais pesados e nutrientes. Entretanto, para a aplicação do lodo no</p><p>solo, esses parâmetros são pouco relevantes.</p><p>III- A categorização do lodo gerado nas etapas de tratamento de despejos líquidos é</p><p>função do tipo de agente químico utilizado em cada etapa. Desse modo, as etapas de</p><p>tratamento do lodo devem considerar os produtos químicos aplicados no tratamento</p><p>das águas residuárias.</p><p>Assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) A afirmativa I está correta.</p><p>b) A afirmativa II e III estão corretas.</p><p>c) A afirmativa II está correta.</p><p>d) A afirmativa I está incorreta.</p><p>155</p><p>3 Para o tratamento, ou o aproveitamento mais eficiente do lodo gerado nas estações</p><p>de tratamento de águas, é importante conhecer as características desse lodo a</p><p>ser processado. As características variam, de acordo com a origem, o tempo entre</p><p>a geração e o processamento dele e o tipo de processamento ao qual é submetido.</p><p>Então, considerado o conteúdo estudado neste tópico, classifique V para as afirmativas</p><p>verdadeiras e F para as falsas:</p><p>( ) Na cadeia de processamento do lodo, as medidas do pH e da alcalinidade são</p><p>importantes para o controle do processo de digestão anaeróbica do lodo.</p><p>( ) Os constituintes nitrogênio e fósforo são relevantes para a definição da disposição final</p><p>do lodo processado e do líquido removido durante o processamento.</p><p>( ) O poder calorífico do lodo é uma propriedade importante quando se considera a</p><p>utilização de um processo biológico para a estabilização desse lodo, visto que os</p><p>processos aeróbicos demandam um elevado consumo energético.</p><p>Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:</p><p>a) V – F – V.</p><p>b) F – F – V.</p><p>c) V – V – F.</p><p>d) F – V – F.</p><p>4 No Brasil, ABNT (2004) define resíduos sólidos, incluindo, nessa definição, os lodos</p><p>provenientes de sistemas de tratamento de águas e aqueles gerados em instalações</p><p>e equipamentos de controle de poluição. Assim, discorra a</p><p>respeito dos principais</p><p>subprodutos sólidos gerados nas estações de tratamento de efluentes líquidos.</p><p>5 Sabe-se que os principais objetivos dos processos de gerenciamento de lodo são</p><p>a remoção de umidade, com a consequente redução do volume para transporte e</p><p>destinação final, e a estabilização da matéria orgânica. Dessa forma, o conhecimento</p><p>das características físicas e químicas do lodo é fundamental. Nesse contexto,</p><p>comente a respeito dos principais parâmetros de caracterização dos lodos gerados</p><p>nas estações de tratamento de águas residuárias e da importância da definição da rota</p><p>de processamento desses lodos.</p><p>156</p><p>157</p><p>ETAPAS DO TRATAMENTO DO LODO</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>Como discutido no tópico anterior, o principal objetivo do tratamento de</p><p>esgotos é remover poluentes e contaminantes da água residuária, a fim de evitar</p><p>alterações na qualidade da água e proteger os usos dos corpos hídricos. No Brasil, há a</p><p>Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, que trata das condições e padrões de</p><p>lançamento dos efluentes líquidos em corpos d’água (CONAMA, 2011). Diversos fatores</p><p>técnicos e econômicos complementares direcionam a seleção da tecnologia aplicada.</p><p>Esses fatores incluem os requisitos da área para a implantação dos sistemas de</p><p>tratamento, a complexidade do controle operacional, os graus de robustez e maturidade</p><p>tecnológica, a compatibilidade com uma expansão futura da capacidade hidráulica, o</p><p>grau de tratamento, os requisitos de eletricidade, as opções de disposição de lodo, além</p><p>dos custos de capital e operacionais.</p><p>O lodo é um subproduto sólido gerado, inevitavelmente, no tratamento das águas</p><p>residuárias. Esse material deve ser removido dos sistemas de tratamento de águas e</p><p>encaminhado para uma cadeia de gerenciamento adequada. Os principais objetivos dos</p><p>processos de gerenciamento de lodo são a remoção de umidade e a consequente redução</p><p>do volume para transporte e destinação final, além da estabilização da matéria orgânica</p><p>do lodo. Portanto, as operações de processamento objetivam o aumento da concentração</p><p>de Sólidos Totais (ST) e a redução do teor de Sólidos Suspensos Voláteis (SSV).</p><p>UNIDADE 3 TÓPICO 2 -</p><p>Figura 4 – Principais objetivos das operações unitárias de tratamento do lodo</p><p>Fonte: O autor</p><p>158</p><p>As operações envolvidas nas etapas de gerenciamento incluem: adensamento</p><p>ou espessamento, estabilização, condicionamento, desaguamento ou desidratação,</p><p>higienização e destinação final – reciclagem agrícola, incineração ou disposição final em</p><p>aterros sanitários. Assim, neste tópico, serão descritas as principais operações unitárias</p><p>e equipamentos utilizados em cada uma dessas etapas, incluindo as especificações</p><p>adotadas, quando cabíveis.</p><p>Cabe destacar que, para um projeto adequado das unidades de processamento,</p><p>tratamento e disposição de lodos, fontes de geração, características e quantidades</p><p>de lodo a serem processadas devem ser conhecidas. Os métodos dos tratamentos</p><p>primário e secundário de efluentes têm um impacto significativo sobre a quantidade e a</p><p>qualidade do que é produzido. Por exemplo, a utilização de biorreatores, com membranas</p><p>submersas, produz um lodo difícil de se desaguar e digerir por processo anaeróbico</p><p>quando comparado ao produzido pelo sistema de lodos ativados convencional. Contudo,</p><p>o volume pode ser, significativamente, menor.</p><p>Normas cada vez mais restritivas em relação à qualidade final do efluente</p><p>têm um impacto sobre o desempenho do processo secundário de tratamento, o qual</p><p>influencia a quantidade e a qualidade dos biossólidos produzidos a partir do lodo. Por</p><p>exemplo, com a utilização do processo biológico para a remoção de nutrientes, para a</p><p>obtenção de um efluente de melhor qualidade, produz-se uma menor quantidade de</p><p>lodo, mas que é mais difícil de se desaguar ou digerir (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>2 ETAPAS DE TRATAMENTO</p><p>As operações envolvidas nas etapas de gerenciamento incluem adensamento</p><p>ou espessamento, estabilização, condicionamento, desaguamento ou desidratação,</p><p>higienização e destinação final, que é reciclagem agrícola, incineração ou disposição</p><p>final em aterros sanitários (VON SPERLING; FERNANDES; ANDREOLI, 2014). Como</p><p>mencionado, os principais objetivos dos processos de gerenciamento de lodo são a</p><p>remoção de umidade e a consequente redução do volume para transporte e destinação</p><p>final e estabilização da matéria orgânica do lodo.</p><p>Os métodos de destinação do lodo, isto é, aplicação no solo e redução</p><p>térmica, serão abordados no Tópico 3 desta unidade.</p><p>ESTUDOS FUTUROS</p><p>159</p><p>Será apresentado um diagrama de blocos com as principais etapas de tratamento</p><p>do lodo e objetivos, os quais serão elencados e discutidos nos itens seguintes.</p><p>Figura 5 – Cadeia de gerenciamento do lodo</p><p>Fonte: O autor</p><p>A cadeia de gerenciamento do lodo deve ser bem analisada, visto que os</p><p>custos associados a ela podem representar 50% ou mais do custo total do sistema de</p><p>tratamento adotado. Durante o planejamento, devem ser considerados fatores, como</p><p>volume do lodo gerado, propriedades, concentração de sólidos, opções de disposição</p><p>do resíduo, dentre outros (METCALF; EDDY, 2016; WEF, 2008).</p><p>2.1 ADENSAMENTO</p><p>O adensamento do lodo pode ser realizado por sedimentação (gravitacional</p><p>ou mecânica) ou flotação por ar dissolvido. Os adensadores são similares aos</p><p>sedimentadores de base circular, utilizados no tratamento de águas residuárias. A</p><p>sedimentação é uma operação unitária de separação Sólido-Líquido (S/L). A fase</p><p>dispersa (sólidos) possui uma maior densidade em comparação à fase contínua, e, por</p><p>ação da força gravitacional, sedimenta no fundo dos adensadores, de forma espontânea</p><p>(VON SPERLING; FERNANDES; ANDREOLI, 2014; VON SPERLING; GONÇALVES, 2001).</p><p>160</p><p>Figura 6 – Sedimentador primário utilizado no tratamento de águas residuárias</p><p>Fonte: https://cutt.ly/R3WCvjH. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>A sedimentação do lodo é denominada de sedimentação por compressão (Tipo</p><p>IV). No fundo dos sedimentadores, o peso de uma partícula sobre a outra faz com que</p><p>ocorra a remoção de água dos interstícios das partículas de lodo, com a compressão da</p><p>massa sólida (METCALF; EDDY, 2016; VON SPERLING; GONÇALVES, 2001).</p><p>Quando se trata de adensamento por gravidade, alguns parâmetros de projeto</p><p>devem ser considerados: adota-se uma taxa de aplicação de carga de sólidos de,</p><p>aproximadamente, 50 kg ST/m².d, além de uma taxa de aplicação de lodo inferior a</p><p>0,75 m³/m².d.</p><p>No Brasil, a NBR 12.209/1992 impõe que os sedimentadores, para</p><p>adensamento do lodo, devem possuir profundidade mínima de 3 metros e</p><p>tempo de retenção máximo de 24 horas.</p><p>Para saber mais a respeito do dimensionamento dos sistemas de</p><p>adensamento por gravidade e identificar os parâmetros relevantes de</p><p>dimensionamento, como taxa de aplicação hidráulica e taxa de aplicação de</p><p>sólidos, acesse o item 7.4.1 da NBR 12.209/1992, da Associação Brasileira</p><p>de Normas Técnicas (ABNT), disponível em: https://cutt.ly/g3WVCn1</p><p>DICA</p><p>No sistema por flotação estimulada, parte da corrente de efluente do flotador</p><p>é pressurizada e recirculada no tanque de flotação. Ao ser liberada sob pressão</p><p>atmosférica, ocorre a formação de bolhas de ar que aderem às partículas sólidas do</p><p>161</p><p>lodo, o que faz haver a formação de um sistema partícula-bolha que carrega os sólidos</p><p>para a superfície do flotador. Os sólidos são removidos com o uso de raspadores de</p><p>superfície (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Os adensadores por ar dissolvido são utilizados para o adensamento do lodo</p><p>secundário. A taxa de aplicação de sólidos, a relação ar/sólidos e o teor de sólidos em</p><p>suspensão no lodo adensado são parâmetros cruciais para o dimensionamento dos</p><p>adensadores e devem ser levadas em consideração as características físico-químicas</p><p>do lodo, podendo ser adotados os valores a seguir.</p><p>Tabela 2 – Faixas e valores para adensamento de lodo por flotação com ar dissolvido</p><p>Fonte: ABNT (1992, p. 34)</p><p>Cabe destacar, ainda, que, segundo ABNT (1992), sobre o projeto hidráulico</p><p>sanitário de estações de tratamento de esgotos,</p><p>são listados parâmetros críticos para o</p><p>dimensionamento de flotadores utilizados para o adensamento do lodo, como: teor de</p><p>sólidos e altura mínima da unidade de adensamento.</p><p>2.2 ESTABILIZAÇÃO</p><p>A estabilização do lodo tem, como objetivo, a remoção de sólidos voláteis e dos</p><p>maus odores. Os processos de estabilização incluem processos biológicos aeróbicos e</p><p>anaeróbicos e estabilizações química e térmica.</p><p>162</p><p>Figura 7 – Diagrama com os principais processos de estabilização do lodo</p><p>Fonte: O autor</p><p>Em síntese, os processos de estabilização podem ser biológicos, químicos e/ou</p><p>térmicos. Nos próximos itens, cada um desses processos será discutido com detalhes.</p><p>2.2.1 Estabilizações aeróbica e anaeróbica</p><p>A estabilização biológica aeróbica consiste na oxidação dos SSV via aeróbica,</p><p>isto é, em um ambiente bioquímico com concentração suficiente de oxigênio que seja</p><p>capaz de reduzir a matéria orgânica do lodo. Essa estabilização é, fundamentalmente,</p><p>baseada na manutenção da aeração em sistemas aeróbicos de tratamento. Dessa</p><p>forma, esgotada a concentração de substratos orgânicos do efluente, a biomassa</p><p>passa a consumir reservas energéticas (fase endógena de crescimento microbiana)</p><p>(METCALF; EDDY, 2016).</p><p>A degradação aeróbica pode ser definida como um processo de bioconversão</p><p>na presença de oxigênio molecular, no qual as moléculas de substrato (matéria orgânica</p><p>biodegradável) são absorvidas pelas células e convertidas em gás carbônico e água.</p><p>Nesse processo, é gerada energia (ATP), com alto rendimento energético para a célula,</p><p>podendo ser gerada mais biomassa (lodo) no processo.</p><p>163</p><p>O processo de digestão aeróbica consiste em duas etapas de reação. Na primeira</p><p>etapa, ocorre a oxidação do material carbonáceo e geração de biomassa, isto é, material</p><p>celular microbiano. Já na segunda etapa, ocorre a respiração endógena (Equações 3 e</p><p>4) (SANT’ANNA, 2013):</p><p>Matéria orgânica + O2 Material Celular + CO2 + H2O+ Energia (3)</p><p>Material celular + O2 CO2 + H2O + Energia (4)</p><p>O processo de lodo ativado, com aeração prolongada, é um exemplo desse tipo de</p><p>sistema para a estabilização do lodo. Outro exemplo de digestão aeróbica é a compostagem.</p><p>Figura 8 – Processo de compostagem de resíduos orgânicos</p><p>Fonte: https://cutt.ly/A3W2Kvv. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>A compostagem pode ser definida como um processo biológico aeróbico de</p><p>dois estágios:</p><p>• estágio 1 – digestão ou bioestabilização: intensa atividade biológica,</p><p>rápida transformação da matéria orgânica (redução SSV), consumo</p><p>de oxigênio, aumento da temperatura (microrganismos mesofílicos e</p><p>termofílicos em fases distintas), redução do pH devido à formação de ácidos</p><p>e elevação nas fases. O composto (produto da compostagem), ainda, não</p><p>está pronto para ser utilizado.</p><p>• estágio 2 – maturação: esgotamento do material, facilmente,</p><p>biodegradável; diminuição da proliferação microbiana; atividade biológica</p><p>pequena; diminuição da temperatura até temperatura-ambiente</p><p>(resfriamento). Predominam reações de polimerização de moléculas</p><p>estáveis (humificação) e produção do composto que pode ser utilizado</p><p>como condicionador de solos (húmus).</p><p>164</p><p>A compostagem pode ser utilizada como método para estabilização de lodos com</p><p>elevada concentração de sólidos totais e baixa umidade. A compostagem comporta a</p><p>biodecomposição aeróbica em condições controladas de matéria orgânica. Isso gera</p><p>um produto final orgânico estável, denominado de húmus (ou composto).</p><p>Tradicionalmente, a prática de compostagem tem, como objetivo, diminuir o</p><p>volume e o teor de umidade dos resíduos, além de promover a estabilização da matéria</p><p>orgânica. Durante a manutenção, prevalecem as temperaturas moderadas, entre 30 e</p><p>45 ºC, denominadas de mesofílicas.</p><p>No início do processo, ocorre a expansão das colônias de microrganismos</p><p>mesofílicos. Elas utilizam os componentes solúveis e degradáveis da matéria orgânica</p><p>e propiciam o aumento gradativo da temperatura. Com a elevação da temperatura,</p><p>esses microrganismos mesofílicos se tornam menos competitivos, e dão espaço para</p><p>a proliferação dos microrganismos termofílicos. Na fase termofílica, observam-se</p><p>temperaturas superiores a 55 ºC.</p><p>A seguir, serão detalhados os principais parâmetros que afetam a compostagem</p><p>(temperatura, pH, umidade, aeração e relação C:N). Todos precisam ser,</p><p>corretamente, monitorados ao longo do trabalho:</p><p>• temperatura: durante a fase termofílica, a temperatura varia de 55 a</p><p>70°C, devido ao metabolismo dos microrganismos (isso contribui para</p><p>a higienização do composto). Na fase mesofílica, mantém-se entre 20 e</p><p>40ºC. Temperaturas superiores a 85ºC provocam a redução da atividade</p><p>microbiana (LOHRI et al., 2017);</p><p>• pH: na fase inicial da compostagem, a acidez do material tende a aumentar</p><p>em virtude da formação de ácidos orgânicos, e atinge valores de pH</p><p>próximos a 4,5. Posteriormente, o método toma o sentido inverso. Observa-</p><p>se um acréscimo do pH, que chega a atingir valores superiores a 8,0. A</p><p>faixa de pH de 6,5 a 8,0 é considerada ideal para a efetiva manutenção do</p><p>desempenho dos microrganismos e a degradação dos compostos orgânicos</p><p>(ABDULSALAM; OMALE, 2009);</p><p>• umidade: a faixa ideal de operação fica entre 40 e 60% de umidade. Abaixo</p><p>disso, pode-se ter inibição do processo microbiano. Acima, favorece-se o</p><p>trabalho anaeróbico, com a formação de chorume e odores desagradáveis</p><p>(LOHRI et al., 2017);</p><p>• aeração: o trabalho de compostagem é, essencialmente, aeróbico.</p><p>Portanto, deve ser fornecida uma quantidade de oxigênio necessária para</p><p>que o processo de oxidação-redução transcorra bem e solte a energia certa</p><p>para o crescimento microbiano (LOHRI et al., 2017). O controle da aeração é</p><p>realizado com revolvimento, agitamento ou introdução de ar, a depender do</p><p>sistema de compostagem utilizado (ABDULSALAM; OMALE, 2009);</p><p>165</p><p>• relação C:N: sofre grande variação no decorrer do método. Inicialmente, o</p><p>ideal está em torno de 30 partes de carbono (C) para uma de nitrogênio (N)</p><p>(30:1). O processo termina com cerca de dez partes de carbono para uma de</p><p>nitrogênio (10:1) (AZUBUIKE; CHIKERE; OKPOKWASILI, 2016).</p><p>A relação C:N é um parâmetro importante para a compostagem. De acordo com</p><p>Azubuike, Chikere e Okpokwasili (2016), a baixa relação C:N indica carência de matéria</p><p>orgânica e/ou excesso de nutrientes. Assim, segundo os autores, a falta de substrato,</p><p>para os microrganismos, limita a atividade microbiana, além do desenvolvimento de</p><p>temperaturas adequadas (o que prejudica a qualidade do composto). Por outro lado, o</p><p>excesso de nitrogênio pode ser perdido, como amônia volátil, devido à capacidade de</p><p>assimilação pela microbiota, com odores desagradáveis. Tudo isso prejudica a qualidade</p><p>final do produto da compostagem. Algumas alternativas, indicadas por Lohri et al. (2017),</p><p>para contornar esse problema, são: adicionar fontes de carbono (geralmente, capim</p><p>picado), serragem, cascas de árvores e podas de jardim.</p><p>A alta relação C:N indica carência de nutriente e/ou excesso de matéria</p><p>orgânica. Além disso, a falta de nitrogênio impede o crescimento microbiano e o carbono</p><p>não consegue permanecer, completamente, degradado. Essa ação não deixa que a</p><p>temperatura se desenvolva apropriadamente, o que gasta mais tempo (e o composto,</p><p>também, deve apresentar elevados teores de matéria orgânica não biodegradada)</p><p>(AZUBUIKE; CHIKERE; OKPOKWASILI, 2016). Dentre as opções para acabar com o</p><p>problema, está: acrescentar fontes de nitrogênio (materiais verdes úmidos, vegetais,</p><p>folhas verdes e fertilizantes) (LOHRI et al., 2017).</p><p>Como outra tecnologia, a compostagem apresenta vantagens e limitações. A</p><p>adição do composto, no solo contaminado, consente que a técnica seja sustentável,</p><p>uma vez que o resíduo orgânico é usado para fins benéficos ao ambiente. O processo,</p><p>também, melhora a estrutura do solo, a concentração de nutrientes e a atividade</p><p>microbiana (MEGHARAJ et al., 2011). Contudo, durante a compostagem, o contaminante</p><p>é removido por diferentes mecanismos: mineralização</p><p>(por meio da atividade microbiana),</p><p>transformação em subprodutos e volatilização. A volatilização de compostos ruins,</p><p>para a atmosfera, representa uma das principais desvantagens do processo, já que</p><p>contribui para o agravamento de problemas ambientais, como a poluição atmosférica e</p><p>a intensificação do efeito estufa (MEGHARAJ et al., 2011).</p><p>A digestão aeróbica se aplica ao lodo secundário e ao lodo misto. Em quaisquer</p><p>um dos casos, o digestor aeróbico pode ser projetado para a operação em baleada ou</p><p>contínua. No projeto do digestor aeróbico, deve-se levar em consideração aspectos</p><p>associados ao uso e ao destino final do lodo digerido. Nos casos nos quais o lodo</p><p>seja direcionado para a reciclagem agrícola, como parâmetro de dimensionamento, é</p><p>sugerida a adoção do produto da temperatura (em ºC) pelo tempo de retenção hidráulica</p><p>de digestão (em dias), igual ou superior a 500 ºC dia (ABNT, 1992).</p><p>166</p><p>A taxa de aplicação de SSV deve ser igual ou superior a 3,5 kg SSV/m3 dia. No</p><p>tratamento de lodo secundário, é sugerido um tempo de retenção hidráulica superior</p><p>a 12 dias. Por outro lado, no tratamento de lodo misto, o TRH deve ser superior a 18</p><p>dias. Para o projeto, admite-se a obtenção de remoção máxima de SSV igual a 40%. A</p><p>concentração de oxigênio dissolvido do processo de digestão aeróbica e a densidade de</p><p>potência instalada (em W/m3) são outros parâmetros de projeto a serem considerados</p><p>para o dimensionamento de sistemas de digestão aeróbica (ABNT, 1992).</p><p>A estabilização anaeróbica é conduzida nos digestores anaeróbicos. A</p><p>bioconversão da matéria orgânica, por via anaeróbica, é mais complexa quando</p><p>comparada à via aeróbica. A via metabólica anaeróbica demanda a participação de</p><p>diferentes espécies microbianas, como bactérias anaeróbicas e arqueas metanogênicas.</p><p>Esses microrganismos apresentam função diferenciada e cada um deles desempenha</p><p>um papel relevante ao processo (SANT’ANNA, 2013).</p><p>A biodegradação anaeróbica é um processo de fermentação e pode ser dividido</p><p>em quatro etapas, a saber: hidrólise, acidogênese, acetogênese e metanogênese. A</p><p>etapa final leva à produção de biogás, composto de metano e dióxido de oxigênio em</p><p>proporção média de 70:30% v/v, respectivamente. A reação geral da digestão anaeróbica</p><p>será mostrada na Equação 5:</p><p>Matéria Orgânica + H2 CH4 + CO2 + biomassa + NH3 + H2S + Calor (5)</p><p>O processo de biodegradação anaeróbica é realizado por dois grupos microbianos</p><p>diferentes: dos microrganismos, composto, principalmente, por bactérias; e das arqueas</p><p>metanogênicas. O grupo composto por bactérias anaeróbicas é responsável pela</p><p>hidrólise de compostos orgânicos poliméricos complexos (polissacarídeos, proteínas</p><p>e lipídios) em monômeros que, posteriormente, são decompostos em fragmentos</p><p>orgânicos menores. O formado pelas arqueas metanogênicas utiliza os metabólitos da</p><p>fermentação e converte esses fragmentos de compostos orgânicos em gás metano</p><p>(SHI; LEONG; NG, 2017).</p><p>Nos digestores anaeróbicos de lodo, os sólidos voláteis são convertidos em</p><p>metano, CO2 e outros gases na ausência de O2 ou em condições baixas suficientes para</p><p>limitar a via aeróbica de bioconversão. Os biodigestores anaeróbicos de lodo podem ser</p><p>do tipo baixa carga, alta taxa ou alta taxa e dois estágios.</p><p>• Nos sistemas baixa carga, a taxa de aplicação de carga de SSV é inferior a</p><p>1,2 kg SSV/m³.d.</p><p>• Nos sistemas alta taxa, esse valor é superior a 1,2 e inferior a 6,0 KGSV/m³d.</p><p>• Nos sistemas dois estágios, são utilizados dois reatores, sistema de</p><p>aquecimento e mistura. O primeiro reator opera para a fermentação ácida,</p><p>e, no segundo reator, ocorre metanogênese, acúmulo do lodo estabilizado</p><p>e coleta do biogás.</p><p>167</p><p>Figura 9 – Borreator com sistema de aquecimento e mistura</p><p>Fonte: https://cutt.ly/f3EwyEt. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>Cabe destacar que os processos de estabilização biológica são, geralmente,</p><p>direcionados à estabilização dos lodos secundário e misto (lodo primário mais lodo</p><p>secundário). Devido às propriedades físico-químicas do lodo químico, processos</p><p>biológicos acabam não sendo efetivos.</p><p>Outra técnica, comumente, adotada antes da estabilização biológica via digestão</p><p>anaeróbica é a desintegração, ou pré-tratamento do lodo secundário.</p><p>A digestão anaeróbica de lodo tem sido aplicada em estações de</p><p>tratamento de esgotos há décadas, e é conhecida como uma tecnologia eficiente</p><p>e, ambientalmente, sustentável para produzir energia, como calor, eletricidade e/ou</p><p>combustível para veículos.</p><p>Técnicas, conhecidas como pré-tratamento, ou indução de hidrólise, têm sido</p><p>estudadas para otimizar a etapa limitante do processo de digestão anaeróbica (hidrólise),</p><p>com a liberação de compostos mais simples para as etapas posteriores e o aumento da</p><p>geração de metano.</p><p>O pré-tratamento do lodo de esgoto, antes da fase de digestão anaeróbica,</p><p>visa superar uma das principais limitações dessa tecnologia: a resistência das</p><p>células à degradação.</p><p>As células microbianas, geralmente, contêm carboidratos hidrofóbicos</p><p>complexos que são resistentes à dissolução, à tensão, à deformação, à reação e à</p><p>biodegradação, o que torna a etapa de hidrólise mais lenta do que as outras etapas da</p><p>digestão anaeróbica (RITTMANN et al., 2008). Durante a hidrólise, o material particulado</p><p>se solubiliza e os polímeros orgânicos se decompõem, biologicamente, em monômeros</p><p>168</p><p>ou dímeros. O pré-tratamento promove a ruptura da parede celular e a degradação</p><p>dos polímeros extracelulares, a fim de liberar as substâncias orgânicas, prontamente,</p><p>disponíveis para as bactérias acidogênicas. Além disso, esse pré-tratamento ajuda a</p><p>quebrar as ligações intramoleculares do material contido na célula, assim, diminuem os</p><p>tamanhos das biomoléculas, o que aumenta a solubilidade e as torna mais suscetíveis</p><p>à digestão. Embora os glicanos e os lipídios, na parede celular, sejam moléculas</p><p>hidrofóbicas, as quais protegem as células contra a dissolução, os materiais orgânicos</p><p>citoplasmáticos são compostos hidrofílicos que levam à redução da desidratação do</p><p>lodo durante a digestão anaeróbica.</p><p>O pré-tratamento aumenta as solubilidades da parede celular e dos orgânicos</p><p>citoplasmáticos, e melhora a desaguabilidade do lodo ao eliminar moléculas,</p><p>estritamente, hidrofílicas. Portanto, em digestores de lodo anaeróbicos sem pré-</p><p>tratamento, o processo de digestão é mais demorado do que quando associado ao</p><p>pré-tratamento, pois o conteúdo celular já solúvel está pronto para se degradar. Com a</p><p>destruição celular dos microrganismos, a quebra celular ocorre mais rápido, o tempo de</p><p>digestão é mais curto, os sólidos voláteis são degradados mais rapidamente, a produção</p><p>de metano é maior e a quantidade de lodo residual a ser descartada é menor do que na</p><p>digestão anaeróbica convencional.</p><p>A eficiência dos métodos de pré-tratamento é, comumente, avaliada como</p><p>mudanças incrementais nas demandas químicas de oxigênio solúvel, proteínas solúveis,</p><p>sólidos dissolvidos voláteis e produção de biogás, incluindo consumo de energia,</p><p>confiabilidade de operação, desidratação e redução de patógenos no lodo estabilizado</p><p>(CHIAVOLA et al., 2015; VOLSHAN JUNIOR; ALMEIDA; CAMMAROTA, 2021).</p><p>Em suma, a desintegração do lodo visa superar as dificuldades impostas pela</p><p>composição dele. As técnicas de pré-tratamento têm, como objetivo, otimizar a hidrólise,</p><p>etapa limitante do processo de digestão anaeróbica, a fim de liberar compostos mais</p><p>simples para as etapas posteriores e maximizar as gerações de biogás e metano. Durante</p><p>a hidrólise, ocorrem a solubilização de matéria particulada e a decomposição biológica de</p><p>polímeros orgânicos a monômeros ou dímeros. O pré-tratamento promove a ruptura da</p><p>parede celular e a degradação dos polímeros extracelulares, o que proporciona a liberação</p><p>de substâncias orgânicas, prontamente, disponíveis para os microrganismos anaeróbicos</p><p>(CHOI; JEONG; CHUNG, 2006; VOLSHAN JUNIOR; ALMEIDA; CAMMAROTA, 2021).</p><p>Será apresentada uma representação esquemática do processo de pré-</p><p>tratamento do lodo secundário.</p><p>Para atingir esses objetivos, métodos térmicos,</p><p>biológicos, físicos e químicos, ou uma combinação deles, podem ser aplicados para</p><p>o pré-tratamento do lodo, que, posteriormente, passa por processo de digestão</p><p>anaeróbica. As principais operações unitárias, utilizadas para a desintegração do lodo,</p><p>incluem: ozonização, reativo Fenton, ultrassom e processos térmicos e biológicos</p><p>(VOLSHAN JUNIOR; ALMEIDA; CAMMAROTA, 2021).</p><p>169</p><p>Figura 10 – Etapa de pré-tratamento/desintegração do lodo secundário</p><p>Fonte: Adaptada de Volshan Junior, Almeida e Cammarota (2021)</p><p>Além disso, essa prática pode ajudar a quebrar as ligações intramoleculares</p><p>do material contido na célula, a fim de diminuir o tamanho das biomoléculas, o que</p><p>aumenta a solubilidade delas e as deixa mais suscetíveis à biodigestão. Adicionalmente,</p><p>a desintegração do lodo está apta a promover o aumento das solubilidades da parede</p><p>celular e dos orgânicos citoplasmáticos, com a melhora do desaguamento do lodo ao</p><p>eliminar moléculas, estritamente, hidrofílicas (CARRÈRE et al., 2010; VOLSHAN JUNIOR;</p><p>ALMEIDA; CAMMAROTA, 2021).</p><p>2.2.2 Estabilização química</p><p>A estabilização química pode ser praticada em substituição às digestões</p><p>aeróbica e anaeróbica, por meio da adição de cal (calagem), preferencialmente, com</p><p>aplicação no lodo já desaguado, e capaz de elevar o pH desse lodo até 12, ou mais, por,</p><p>pelo menos, duas horas. A calagem do lodo eleva o pH do meio, o que inibe a atividade</p><p>microbiológica, reduz ou bloqueia a putrefação natural. A estabilização química é,</p><p>geralmente, realizada com a adição de uma solução de óxido de cálcio (cal). O processo</p><p>pode promover a inativação de agentes patogênicos e reduzir maus odores (VON</p><p>SPERLING; FERNANDES; ANDREOLI, 2014).</p><p>Embora a calagem seja um método de estabilização e higienização difundido no</p><p>Brasil, a literatura recente salienta que os métodos de estabilização química (incluindo</p><p>a calagem) são menos utilizados em países de economias desenvolvidas. Em países</p><p>europeus, os microrganismos são removidos de forma, altamente, eficaz, por meio</p><p>170</p><p>do condicionamento térmico, durante o qual o lodo de esgoto é submetido a uma</p><p>temperatura de 393,15–423,15 K (120–150 ºC) e à pressão de 0,5–2 MPa por 30 minutos</p><p>(BUTA et al., 2021). A estabilização térmica será discutida no próximo item deste tópico.</p><p>2.2.3 Estabilização térmica</p><p>A estabilização térmica consiste na oxidação, via seca, do material orgânico do</p><p>lodo em câmaras, hermeticamente, fechadas, e com uma alta temperatura. No geral, a</p><p>secagem térmica é a operação destinada à remoção de um líquido agregado a um sólido</p><p>para um meio gasoso, insaturado, por meio da vaporização térmica. Nesse processo,</p><p>a vaporização ocorre com uma temperatura inferior àquela de ebulição do líquido na</p><p>pressão do sistema. O meio gasoso, também, é chamado de meio de secagem, ou meio</p><p>de seca, e pode ser: ar, vapor, gases de combustão, ou uma combinação desses. Ele</p><p>deve ser insaturado, a fim de absorver a umidade contida no sólido em forma de vapor</p><p>(DAVID, 2002; VOLSHAN JÚNIOR; ALMEIDA; CAMMAROTA, 2021).</p><p>Devido ao consumo energético requerido para o processo e considerado o</p><p>teor de umidade considerável do lodo pós-espessamento, os processos térmicos são</p><p>preferíveis para secagem e higienização do lodo.</p><p>2.3 CONDICIONAMENTO</p><p>O condicionamento é uma etapa de preparo do lodo para o processo de</p><p>desidratação. Tem, como objetivo principal, aumentar a aptidão do lodo à captura de</p><p>sólidos nos sistemas de desaguamento. É, geralmente, realizado por coagulação/</p><p>floculação, com a adição de polímeros catiônicos ou não iônicos. Os polímeros, para o</p><p>condicionamento do lodo, podem ser fornecidos em emulsão ou pó.</p><p>A coagulação promove a desestabilização de partículas coloidais (0,001–1 µm)</p><p>presentes no lodo, enquanto a floculação proporciona a neutralização e a aglomeração</p><p>das partículas desestabilizadas, as quais formam flocos de lodo visíveis, com um maior</p><p>teor de ST (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>171</p><p>Figura 11 – Lodo sedimentado após processo de coagulação química</p><p>Fonte: https://cutt.ly/R3EyGXs. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>O processo de condicionamento do lodo, também, pode ser realizado com o</p><p>uso de sais metálicos de ferro (FeCl3, Fe2(SO4)3) e cal. Como a maior desvantagem do</p><p>condicionamento, tem-se o aumento do volume do lodo (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>O condicionamento do lodo é, geralmente, necessário para lodos que são</p><p>adensados por processo de flotação e/ou destinados para desaguamento</p><p>por centrifugação (ABNT, 1992).</p><p>NOTA</p><p>Em suma, a etapa de condicionamento é utilizada com o intuito de aprimorar as</p><p>performances do espessamento e da desidratação do lodo, a fim de minimizar os custos</p><p>com os tratamentos posteriores.</p><p>Destacam-se dois tipos de condicionantes químicos: os coagulantes</p><p>inorgânicos e os polieletrólitos orgânicos sintéticos. Os coagulantes inorgânicos, como</p><p>cal ou sais ferrosos, atraem as partículas coloidais, e formam uma matriz inorgânica no</p><p>lodo orgânico, o que facilita a operação de desidratação. Já os polieletrólitos orgânicos</p><p>sintéticos podem aumentar o tamanho das partículas sólidas e facilitar o espessamento</p><p>e a desidratação. Além disso, geralmente, são utilizados em quantidades menores do</p><p>que os coagulantes inorgânicos (WEF, 2008). O condicionamento do lodo pode ser</p><p>realizado por outros processos, como a elutriação.</p><p>172</p><p>A elutriação é uma operação unitária para a separação de partículas com</p><p>base no diâmetro, na forma e na densidade delas.</p><p>Na elutriação, utiliza-se uma corrente de gás ou líquido que fl ui em direção</p><p>oposta à sedimentação das partículas. É um processo adotado para a</p><p>separação de partículas com um diâmetro menor que 1 μm (FOGLER, 2016).</p><p>NOTA</p><p>2.4 DESIDRATAÇÃO</p><p>Os processos de desidratação podem ser naturais, mecanizados ou</p><p>térmicos. Nos sistemas de desidratação natural, utilizam-se leitos de secagem ou</p><p>lagoas. Os sistemas mecanizados consistem no uso de fi ltros (tipo esteira, prensa ou</p><p>vácuo) e centrífugas. A secagem térmica se trata da remoção da umidade em câmaras</p><p>aquecidas, hermeticamente, fechadas (WEF, 2008).</p><p>Com relação aos sistemas de desidratação natural, os leitos de secagem</p><p>consistem em sistemas abertos, nos quais o lodo é disposto em camada e, por ação da</p><p>radiação solar, ocorre a remoção da umidade, com a consequente elevação do teor de</p><p>ST. A operação dos leitos de secagem envolve processos de evaporação e drenagem do</p><p>líquido. O processo é realizado em batelada e se pode adotar o rodízio de vários leitos</p><p>de secagem quando há disponibilidade de área. O sistema é dependente das condições</p><p>climáticas locais e demanda área para a construção dos leitos. No Brasil, aponta-se que</p><p>os sistemas de desidratação podem ser naturais ou artifi ciais, porém, a norma versa,</p><p>apenas, sobre o processo de secagem natural.</p><p>Figura 12 – Leitos de secagem</p><p>Fonte: https://cutt.ly/w3EsnaH. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>173</p><p>Nos leitos de secagem, a altura de lodo não deve exceder 25 cm para evitar</p><p>a formação de uma camada de líquido sobre esse lodo (DEZOTTI et al., 2008).</p><p>NOTA</p><p>A respeito dos sistemas mecanizados, os mecanismos envolvem operações de</p><p>fi ltração ou centrifugação. A fi ltração consiste na aplicação da força diferencial no lodo</p><p>sobre um meio fi ltrante. Os principais tipos de fi ltro incluem fi ltro de esteiras (processo</p><p>contínuo), fi ltro prensa (processo batelada) e fi ltro a vácuo.</p><p>No que diz respeito ao fi ltro-prensa, diversos tipos de fi ltros são utilizados no</p><p>processo de desidratação do lodo: os fi ltros prensa de placa e de quadro, a prensa de</p><p>placa rebaixada e a prensa de placa de membrana, por exemplo.</p><p>As placas de fi ltro apresentam um tamanho usual de 1,5 m x 1,5 m. As placas de</p><p>2 m x 2 m estão se tornando cada vez mais comuns, mas placas maiores estão sendo</p><p>desenvolvidas. Na desidratação de águas residuais, 60 câmaras, em uma prensa de</p><p>placa de membrana, não são incomuns (WAKEMAN, 2007).</p><p>Figura 13 – Sistema de secagem mecanizado (fi ltro prensa)</p><p>Fonte: https://cutt.ly/U3EfUfP.</p><p>Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>Os fi ltros de membrana utilizam a capacidade de compressibilidade do lodo, o</p><p>que faz com que seja uma das técnicas mais utilizadas para a desidratação dele. Um</p><p>ciclo de fi ltração típico envolve as seguintes etapas: alimentação do lodo; compressão</p><p>da torta, infl ando as membranas; sopro de ar, por meio da membrana; e lavagem e/ou</p><p>174</p><p>sopro dessa membrana (WAKEMAN, 2007). A compressão da torta é influenciada pelos</p><p>diafragmas, os quais são pressurizados até 16 bar, com o intuito de reduzir o teor de</p><p>umidade da torta, ou seja, aumentar o volume de líquido recuperado (WAKEMAN, 2007).</p><p>Segundo Wakeman (2007), os filtros de esteira/correia são caracterizados por</p><p>dois filtros de panos: tensionados e contínuos. O lodo é alimentado na correia inferior</p><p>e a desidratação inicial ocorre por gravidade. Conforme o lodo percorre a esteira, ele</p><p>chega a uma zona na qual ocorre uma progressiva compressão do resíduo pela pressão</p><p>realizada pelas correias superior e inferior. A torta é, fortemente, comprimida à medida</p><p>que os panos se movem sobre uma sequência de rolos de diâmetro cada vez menor.</p><p>Uma característica importante, para o sucesso de uma operação de desidratação</p><p>que utiliza o filtro prensa de correia, é que a corrente de alimentação deve ter sido</p><p>floculada. A floculação auxiliar evita o cegamento dos panos e facilita a desidratação por</p><p>gravidade na fase inicial do processo. Além disso, as correias devem passar por etapas</p><p>de lavagem, realizadas no ciclo de retorno delas, com vazões de água que representam</p><p>50% a 200% da corrente de alimentação do lodo (WAKEMAN, 2007).</p><p>Na centrifugação, há a aplicação de uma força centrífuga à mistura, o que acelera</p><p>a separação das frações com diferentes densidades. A figura a seguir apresentará um</p><p>sistema de centrifugação em escala industrial.</p><p>Cabe, ainda, ressaltar que tem sido comum o uso de geotêxtil na desidratação/</p><p>secagem do lodo. O lodo é introduzido com uma adição de polieletrólito, para o aumento</p><p>da captura de sólidos. O líquido da desidratação é drenado e direcionado para a entrada</p><p>da estação de tratamento de águas residuárias.</p><p>Figura 14 – Centrífuga em escala industrial</p><p>Fonte: https://fastalloys.ch/. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>175</p><p>É válido lembrar que a secagem de qualquer lodo oriundo das estações de</p><p>tratamento de esgotos está associada às características de hidratação do lodo e à</p><p>destinação final dele (DEZOTTI et al., 2008). Os equipamentos, para a desidratação</p><p>do lodo, sofreram significativas transformações, especialmente, nos designs, com o</p><p>intuito de atender às características intrínsecas do lodo (WAKEMAN, 2007). Portanto,</p><p>a prensa de placa de membrana, o filtro de esteira e o decantador centrífugo são os</p><p>equipamentos, mais amplamente, utilizados na desidratação do lodo proveniente do</p><p>tratamento de esgoto (KELESSIDIS; STASINAKIS, 2012).</p><p>A secagem térmica envolve a aplicação de calor para evaporar a água e reduzir o</p><p>teor de umidade do biossólido abaixo dos valores obtidos pelos métodos convencionais</p><p>de desaguamento. Os secadores térmicos são classificados como: direto, indireto, direto</p><p>e indireto combinado e infravermelho. Como exemplificação de alguns dos tipos de</p><p>secadores térmicos utilizados, os secadores diretos e indiretos são os, mais amplamente,</p><p>utilizados para secagem de biossólidos de estações de tratamento de esgotos municipais.</p><p>A fonte de energia, para esses secadores térmicos, pode ser carvão, óleo combustível, gás,</p><p>radiação infravermelha ou o próprio lodo seco. Os secadores rotativos têm sido utilizados</p><p>para a secagem de lodo primário bruto, excesso de lodo ativado e biossólidos digeridos,</p><p>resultantes da estabilização do lodo misto. Em geral, a secagem do lodo primário bruto</p><p>não é recomendada, devido a preocupações associadas à manipulação do material,</p><p>problemas de odor e estabilidade do produto final (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>De acordo com Kelessidis e Stasinakis (2012), uma variedade de métodos é</p><p>utilizada para o tratamento do lodo proveniente do esgoto. Segundo os autores, na etapa</p><p>de estabilização, os métodos mais utilizados são as digestões aeróbica e anaeróbica,</p><p>sendo de 69% a 84% aplicados nos países europeus. Estabilização química e outros</p><p>condicionamentos químicos são os métodos menos utilizados. Ainda, de acordo com</p><p>Kelessidis e Stasinakis (2012), o processo de desidratação do lodo de esgoto parece</p><p>ser uma etapa essencial no tratamento, porém, nos países europeus, por conta das</p><p>condições climáticas, normalmente, são utilizados métodos mecânicos, em vez de</p><p>leitos de secagem. A seguir, serão apresentados os métodos de desidratação utilizados,</p><p>majoritariamente, na Europa.</p><p>Tabela 3 – Métodos de desidratação de lodo de esgoto utilizados nos países europeus</p><p>176</p><p>Fonte: Adaptada de Kelessidis e Stasinakis (2012)</p><p>Cabe ressaltar que, a depender do tipo de lodo a ser manuseado, combinações</p><p>diferentes das etapas de tratamento estudadas são requeridas. Por exemplo, no</p><p>processamento do lodo químico gerado no processo de coagulação-floculação, o</p><p>tratamento dele poderia ser realizado por meio de condicionamento, espessamento</p><p>e desidratação, dadas as características e as propriedades. De acordo com Cossu e</p><p>Stegmann (2019), o processo de coagulação-floculação gera um lodo com pH ácido e</p><p>rico em metais, a depender da matriz trabalhada. Tais características podem tornar o</p><p>tratamento e a disposição final do rejeito mais complicados. Em alguns casos, pode ser</p><p>necessária, e recomendada, a adição de soda cáustica para ajustar o pH.</p><p>O condicionamento seria utilizado com o intuito de aprimorar a performance</p><p>do espessamento e a desidratação do lodo, a fim de minimizar os custos com os</p><p>tratamentos posteriores.</p><p>Há dois tipos de condicionantes químicos: os coagulantes inorgânicos e os</p><p>polieletrólitos orgânicos sintéticos. Os coagulantes inorgânicos, como cal ou sais</p><p>ferrosos, atraem as partículas coloidais, formam uma matriz inorgânica no lodo orgânico</p><p>e facilitam a operação de desidratação. Já os polieletrólitos orgânicos sintéticos</p><p>podem aumentar o tamanho das partículas sólidas, o que facilita o espessamento e a</p><p>desidratação. Além disso, geralmente, são utilizados em quantidades menores do que</p><p>os coagulantes inorgânicos.</p><p>177</p><p>Na etapa posterior, o lodo condicionado segue para a desidratação, ou</p><p>desaguamento. Os processos, geralmente, são subsequentes, uma vez que a</p><p>desidratação apresenta uma melhor performance quando o efluente contém mais de</p><p>5% de sólidos.</p><p>Quanto ao espessamento, as técnicas mais utilizadas são decantadores,</p><p>flotação por ar dissolvido, prensa-parafuso, tambores rotativos etc.</p><p>Já as técnicas mais utilizadas de desidratação são a filtração por pressão, a</p><p>centrifugação, a lagoa de secagem etc. O processo de espessamento promove uma</p><p>concentração na faixa de 5% a 15% de sólidos em peso, enquanto a desidratação varia</p><p>entre 50% a 60% de sólidos (WEF, 2008).</p><p>Observa-se que, nesse caso, não seria necessária a etapa de estabilização,</p><p>uma vez que o lodo não apresentaria concentrações de sólidos voláteis consideráveis.</p><p>Assim, é possível perceber a gama de possibilidades de tratamentos para esse resíduo,</p><p>de acordo com as características e as especificidades dele.</p><p>2.5 HIGIENIZAÇÃO</p><p>A etapa de higienização visa à remoção de patógenos. É a etapa complementar</p><p>adequada para a redução dos níveis de risco à saúde da população e depende das</p><p>exigências de cada tipo de destinação final.</p><p>Os processos de higienização envolvem o aumento da temperatura do lodo,</p><p>o que visa à inativação de microrganismos patogênicos. Os principais benefícios dos</p><p>processos térmicos são: redução significativa do volume de lodo, preservação de</p><p>propriedades agrícolas, redução dos custos de transporte e estocagem, e um produto</p><p>final livre de patógenos, praticamente (VON SPERLING; FERNANDES; ANDREOLI, 2014).</p><p>É uma etapa fundamental quando a destinação final do lodo é a reciclagem</p><p>agrícola. A higienização pode ser realizada por oxidação térmica, compostagem ou</p><p>em</p><p>leitos de secagem, como discutido anteriormente. A estabilização química, também, é</p><p>capaz de promover a higienização do material, visto que a alcalinização do lodo, durante</p><p>essa etapa, reduz a atividade biológica, sendo capaz de levar à inativação microbiana</p><p>(VON SPERLING; FERNANDES; ANDREOLI, 2014).</p><p>As operações de tratamento do lodo visam à remoção da umidade e à</p><p>estabilização da matéria orgânica. As operações envolvidas no processamento são:</p><p>espessamento ou adensamento, estabilização, condicionamento, desidratação ou</p><p>desaguamento, higienização e destinação final. O tratamento do lodo deve ser muito</p><p>bem estudado, visto que os custos associados a ele podem representar 50% ou mais</p><p>178</p><p>do custo total do sistema de tratamento adotado. Durante o planejamento, devem ser</p><p>considerados fatores, como volume do lodo gerado, propriedades, concentração de</p><p>sólidos, opções de disposição do resíduo, dentre outros.</p><p>O adensamento, ou espessamento, é um processo físico de concentração de</p><p>sólidos e consiste em, basicamente, reduzir o volume do lodo pela redução da umidade</p><p>dele, o que facilita as etapas seguintes de tratamento. Geralmente, o espessamento é</p><p>feito por sedimentação gravitacional ou flotação.</p><p>A estabilização visa atenuar o mau odor no tratamento e o manuseio do lodo, a fim</p><p>de reduzir o teor de sólidos voláteis e minimizar a putrefação natural. Pode ser anaeróbica</p><p>(baixo consumo energético e produção de metano) ou aeróbica, térmica e química.</p><p>O condicionamento é uma etapa de preparação do lodo, por meio da adição</p><p>de produtos químicos (coagulantes e polieletrólitos), para ser aumentada a aptidão à</p><p>desidratação e melhorada a captura de sólidos nos sistemas de desidratação do lodo.</p><p>Como limitação do processo de condicionamento, tem-se o aumento substancial do</p><p>volume do lodo, o que pode gerar problemas na desidratação.</p><p>O processo de desidratação visa à remoção do líquido do lodo estabilizado, de</p><p>forma a produzir uma torta com conteúdo de sólidos, ótimo para processamento ou</p><p>destinação final. Os principais objetivos desse processo são: melhorar as condições de</p><p>manejo do lodo, reduzir o volume para a redução dos custos de transporte e do volume</p><p>a ser disposto em aterros, e aumentar o poder calorífico (caso a destinação final seja</p><p>a aplicação em um processo térmico para a geração de calor). Ele pode ser realizado</p><p>por processos de secagem natural (leitos de secagem), mecanizados (centrifugação,</p><p>filtração) ou de secagem térmica.</p><p>A destinação final do lodo envolve quaisquer operações que visam dar um</p><p>destino final ao lodo desidratado e estabilizado. A depender das características do lodo,</p><p>esse material pode ser aplicado em outros processos, como incineração e landfarming,</p><p>ou ser utilizado como condicionador de solos (reciclagem agrícola). Nesse último caso,</p><p>é necessária uma etapa complementar, a higienização, para a redução de agentes</p><p>patogênicos e dos níveis de riscos ambientais e à saúde da população. A disposição</p><p>final, em aterros sanitários, é outra opção para a destinação final do lodo.</p><p>Nas últimas décadas, a discussão acerca do gerenciamento de resíduos sólidos</p><p>vem sendo um tópico de diversas pesquisas acadêmicas. O manejo de resíduos é uma</p><p>função importante das sociedades humanas e essencial para a promoção do bem-</p><p>estar humano. O manejo incorreto dos vários tipos de resíduos, ou a falta dele, leva</p><p>a prejuízos à saúde humana, perdas econômicas e de valores estéticos e danos à</p><p>biodiversidade e aos ecossistemas.</p><p>179</p><p>O Brasil é um país alicerçador desse tema e foi palco de um importante</p><p>marco para o progresso. A Conferência das Nações Unidas sobre o Meio Ambiente e</p><p>Desenvolvimento ocorreu no Rio de Janeiro, e o capítulo 21, da Agenda 21, da Rio92,</p><p>como ficou conhecida, trata do manejo, ambientalmente, adequado dos resíduos</p><p>sólidos, com questões relacionadas aos esgotos, e aponta que esse manejo deve</p><p>ir além do simples depósito, ou do aproveitamento, com métodos seguros para os</p><p>resíduos gerados, a fim de resolver a causa fundamental, ou seja, mudar os padrões</p><p>não sustentáveis de produção e consumo, o que envolve a utilização do “conceito de</p><p>manejo integrado do ciclo vital”.</p><p>Avaliados os fatores que afetam a produção de resíduos, tem-se que, em geral,</p><p>o aumento da população leva ao aumento da produção total desses resíduos. A geração</p><p>de sólidos e lodo é um processo inevitável do tratamento de águas residuárias. No Brasil,</p><p>a universalização do saneamento básico tenderá a aumentar a produção de lodo de</p><p>esgoto. Estima-se que os custos operacionais representem mais de 40% dos custos de</p><p>tratamento da água residuária.</p><p>Os principais objetivos dos processos de gerenciamento de lodo são a remoção</p><p>de umidade e a consequente redução do volume para transporte e destinação final, com</p><p>estabilização da matéria orgânica do lodo. Portanto, as operações de processamento</p><p>objetivam o aumento da concentração de Sólidos Totais (ST) e a redução do teor de</p><p>Sólidos Suspensos Voláteis (SSV). Assim, o lodo processado pode ser encaminhado para</p><p>destinação final.</p><p>Em resumo, as operações de tratamento dos lodos envolvem processos de</p><p>espessamento, estabilização, condicionamento, desidratação e destinação final.</p><p>O espessamento é um processo físico para a redução da umidade do lodo.</p><p>Consequentemente, tem-se o aumento do teor de sólidos totais do subproduto</p><p>sólido. Os processos utilizados podem ser físicos ou mecânicos, e se destacam a</p><p>sedimentação e a flotação.</p><p>Na etapa seguinte, tem-se a estabilização. Os métodos de estabilização podem</p><p>ser químicos ou biológicos (aeróbico ou anaeróbico).</p><p>O condicionamento é o processo de preparação do lodo, por meio da adição.</p><p>O processo para a remoção de líquido do lodo estabilizado, de forma a produzir</p><p>uma torta com conteúdo de sólidos ótimos para processamento, ou disposição final</p><p>(concentração de sólidos), é denominado de desidratação, ou desaguamento. A</p><p>desidratação pode ser mecânica (centrifugação e filtração) ou térmica.</p><p>180</p><p>A destinação final consiste no encaminhamento do lodo seco e estabilizado</p><p>a um método final de manejo. A depender das características do lodo, esse material</p><p>pode ser encaminhado para aterros (disposição final) ou aplicado em outros processos,</p><p>como incineração e landfarming. Ainda, ser utilizado como condicionador de solos</p><p>(reciclagem agrícola). Nesse último caso, é necessária uma etapa complementar, a</p><p>higienização, para a redução de agentes patogênicos e dos níveis de riscos ambientais</p><p>e à saúde da população.</p><p>Cabe salientar que o conhecimento de parâmetros específicos, associados às</p><p>características do lodo, é indispensável para o projeto das unidades de tratamento, o</p><p>que possibilita o dimensionamento dos equipamentos para o processamento do lodo</p><p>gerado nas estações de tratamento de águas residuárias.</p><p>Por fim, as estratégias de destinação são múltiplas e variam, a depender do</p><p>país, por exemplo. No Brasil, a disposição final, em aterros, e a reciclagem agrícola</p><p>são predominantes. Na Europa, a adoção desses tipos de estratégias é menor e os</p><p>esforços têm sido direcionados à redução térmica, por meio de processos térmicos e</p><p>termoquímicos, como a incineração, a gaseificação e a pirólise.</p><p>181</p><p>RESUMO DO TÓPICO 2</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• Os principais objetivos das etapas de tratamento do lodo gerado nas operações</p><p>unitárias de tratamento de esgoto são a remoção da umidade e a estabilização da</p><p>matéria orgânica do lodo. Os objetivos da cadeia de gerenciamento visam à produção</p><p>de um material estabilizado e seco, o qual pode ser, corretamente, destinado.</p><p>• As principais operações de processamento do lodo incluem o adensamento, ou</p><p>o espessamento; a estabilização; o condicionamento; o desaguamento, ou a</p><p>desidratação; e a destinação final.</p><p>• O conhecimento de parâmetros específicos, associados às características do</p><p>lodo, é indispensável para o projeto das unidades de tratamento, o que possibilita</p><p>o dimensionamento dos equipamentos para o processamento do lodo gerado</p><p>nas</p><p>estações de tratamento de águas residuárias.</p><p>• As principais possibilidades de destinação final do lodo incluem a aplicação no solo</p><p>e a redução térmica. Essas etapas dizem respeito ao elo final da cadeia, a partir</p><p>do qual o lodo estabilizado e seco pode ser encaminhado para um destino final,</p><p>ambientalmente, adequado.</p><p>182</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 Os processos adotados em cada uma das etapas de tratamento do lodo envolvem</p><p>operações físico-químicas com objetivos específicos. As etapas de gerenciamento</p><p>desse lodo visam à modificação das características do material e envolvem operações</p><p>unitárias que são aplicadas em sequência, de forma a tornar o lodo adequado à etapa</p><p>de tratamento posterior ou à destinação final dele. A respeito das operações unitárias de</p><p>manejo do lodo, assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) Para o espessamento do lodo, são adotados processos químicos que visam à remoção</p><p>de umidade do material.</p><p>b) Para a estabilização do lodo, adotam-se processos físicos, como sedimentação e</p><p>flotação, para a concentração de sólidos totais desse lodo.</p><p>c) A desidratação pode ser realizada por processos artificiais ou mecânicos. Nos</p><p>processos mecanizados, operações unitárias de filtração e centrifugação estão aptas</p><p>a ser utilizadas.</p><p>d) Para a estabilização química do lodo, esse subproduto sólido é condicionado em</p><p>sedimentadores primários para a remoção de patógenos presentes no lodo.</p><p>2 A estabilização do lodo pode ser conseguida por meio de processos químicos,</p><p>biológicos e térmicos. Por exemplo, a partir de processos biológicos, destacam-se</p><p>compostagem e digestão anaeróbica. Considerados os processos de estabilização,</p><p>analise as afirmativas a seguir:</p><p>I- A caleação é um método biológico de estabilização para aumentar a concentração de</p><p>sólidos suspensos voláteis do lodo.</p><p>II- A desintegração do lodo secundário pode ser adotada como método de pré-tratamento</p><p>à estabilização biológica por via anaeróbica.</p><p>III- O lodo secundário removido de flotadores pode ser estabilizado em sedimentadores</p><p>secundários, por meio da adição de agentes coagulantes.</p><p>Assinale a alternativa CORRETA:</p><p>a) A afirmativa II está correta.</p><p>b) As afirmativas I e III estão corretas.</p><p>c) A afirmativa III está correta.</p><p>d) A afirmativa I está correta.</p><p>183</p><p>3 A cadeia de gerenciamento do lodo deve ser bem analisada, visto que os custos associados</p><p>a ela podem representar 50% ou mais do custo total do sistema de tratamento adotado.</p><p>Desse modo, as etapas de manejo não só consideram os aspectos tecnológicos do</p><p>tratamento, mas, também, as questões econômicas atreladas às operações utilizadas.</p><p>Considerado o conteúdo deste tópico, classifique V para as afirmativas verdadeiras e F</p><p>para as falsas:</p><p>( ) A desintegração do lodo secundário pode possibilitar o aumento da concentração de</p><p>compostos orgânicos biodegradáveis, o que facilita a estabilização anaeróbica do lodo.</p><p>( ) O adensamento do lodo pode ser realizado em adensadores similares aos</p><p>sedimentadores primários utilizados para o tratamento de águas residuárias.</p><p>( ) A estabilização química promove a redução do teor de umidade do lodo e o aumento</p><p>da concentração de sólidos suspensos voláteis.</p><p>Assinale a alternativa que apresenta a sequência CORRETA:</p><p>a) V – F – V.</p><p>b) F – F – V.</p><p>c) F – V – F.</p><p>d) V – V – F.</p><p>4 As operações de tratamento das águas residuárias podem ser categorizadas em graus</p><p>ou níveis de tratamento, a saber: tratamentos preliminar, primário, secundário e terciário.</p><p>Essas operações não devem ser generalizadas e dependem, fundamentalmente, da</p><p>composição (características) da água residuária e dos aspectos regulatórios locais. No</p><p>Brasil, a Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, aborda as condições e os</p><p>padrões de lançamento dos efluentes líquidos em corpos d’água. Ainda, essas operações</p><p>unitárias levam à geração de lodo. Considerado o gerenciamento desse lodo, disserte a</p><p>respeito dos principais objetivos das etapas de processamento do lodo (CONAMA, 2011).</p><p>5 A geração de lodo é um processo inevitável do tratamento de águas residuárias. Estima-</p><p>se que os custos operacionais representam mais de 40% dos custos de tratamento da</p><p>água residuária. Assim, discorra a respeito das etapas da cadeia de processamento do</p><p>lodo gerado nas estações de tratamento de águas residuárias, a fim de identificar os</p><p>equipamentos utilizados em cada etapa.</p><p>184</p><p>185</p><p>TÓPICO 3 -</p><p>DESTINAÇÃO FINAL DO LODO</p><p>1 INTRODUÇÃO</p><p>A destinação final do lodo, após o processamento, isto é, após a obtenção de um</p><p>lodo desidratado e estabilizado, é a última etapa da cadeia de gerenciamento e deve ser</p><p>feita de modo a contemplar os seguintes benefícios: não poluir e ser, economicamente,</p><p>viável e uma solução permanente. Dentre as fontes de degradação ambiental, os lodos</p><p>gerados nas estações de tratamento de águas residuárias oferecem risco potencial ao</p><p>ambiente. Essa questão tem sido cada vez mais objeto de preocupação de órgãos de</p><p>saúde e ambientais, prefeituras e técnicos e pesquisadores da área, pois o crescimento</p><p>acelerado das metrópoles tende a aumentar a produção deles.</p><p>Como discutido no Tópico 1 desta unidade, o termo “degradação ambiental” é</p><p>de uso recorrente na literatura ambiental e está relacionado a uma mudança artificial</p><p>ou perturbação de causa humana, ou seja, a uma redução das condições naturais ou</p><p>do estado do ambiente. O agente causador de degradação ambiental é, sempre, o ser</p><p>humano, visto que processos naturais não degradam o ambiente, apenas, causam</p><p>mudanças. Portanto, essa degradação é uma modificação, ou alteração, das funções,</p><p>componentes ambientais e processos ambientais que geram deterioração ou perda</p><p>da qualidade do meio ambiente. Nesse sentido, a antropia é o estudo da ação do ser</p><p>humano sobre o meio ambiente. Também, pode ser ato ou resultado da atuação humana</p><p>sobre a natureza com a intencionalidade de modificação, independentemente do juízo</p><p>de valor atribuído a essa modificação realizada no meio. Existem diversos exemplos,</p><p>no nosso dia a dia, de ações humanas geradoras de degradação ambiental. Dentre</p><p>elas, podemos citar as queimadas; a mineração; a disposição irregular de resíduos; as</p><p>poluições atmosférica, hídrica, sonora e dos solos; o uso intensivo de pesticidas; e a</p><p>disposição inadequada de águas residuárias sem o devido tratamento, ou dos lodos</p><p>gerados nas operações unitárias de purificação.</p><p>O descarte dos resíduos, incluindo os lodos do tratamento das águas, tem se</p><p>tornado um problema mundial quanto ao prejuízo e à poluição do meio ambiente. Caso</p><p>sejam destinados sem nenhum tratamento, podem afetar as qualidades dos solos, das</p><p>águas e/ou do ar. A poluição do solo pode alterar as características físico-químicas dele,</p><p>o que representa uma séria ameaça à saúde pública, tornando-se, o ambiente, propício</p><p>ao desenvolvimento de transmissores de doenças. A poluição da água consegue</p><p>modificar as características do ambiente aquático, por meio da percolação do líquido</p><p>gerado pela decomposição da matéria orgânica presente nos resíduos, com associação</p><p>às águas pluviais e nascentes existentes nos locais de descarga desses resíduos. Já a</p><p>poluição do ar está apta a provocar a formação de gases naturais na massa de resíduos,</p><p>UNIDADE 3</p><p>186</p><p>pela decomposição desses rejeitos com e sem a presença de oxigênio no meio, o que</p><p>origina riscos de migração de gás, explosões, e, até mesmo, doenças respiratórias, se</p><p>em contato direto com eles.</p><p>Mais de 90% de todo o lodo produzido no mundo tem destinação final por</p><p>meio da aplicação no solo, seja a disposição final em aterros sanitários ou o uso do</p><p>lodo para reciclagem agrícola. Outra opção de destinação consiste na redução térmica</p><p>desse lodo, ao visar à recuperação energética do subproduto sólido. Atualmente, essa</p><p>possibilidade tem despertado interesse, principalmente, em países que carecem de</p><p>fontes energéticas.</p><p>Como discutido nos tópicos anteriores, as operações envolvidas nas etapas de</p><p>gerenciamento dos lodos gerados pelo tratamento das águas incluem: adensamento</p><p>ou</p><p>espessamento, estabilização, condicionamento, desaguamento ou desidratação,</p><p>higienização e destinação final, que é reciclagem agrícola, incineração ou disposição</p><p>final em aterros sanitários (VON SPERLING; FERNANDES; ANDREOLI, 2014). A destinação</p><p>final é o último elo da cadeia de gerenciamento, sendo indispensável para garantir as</p><p>seguranças ambiental e de saúde pública.</p><p>A destinação final do lodo envolve quaisquer operações que visam dar um</p><p>destino final ao lodo desidratado e estabilizado. A depender das características desse</p><p>lodo, esse material pode ser aplicado em outros processos, como incineração e</p><p>landfarming, ou ser utilizado como condicionador de solos (reciclagem agrícola). Nesse</p><p>último caso, é necessária uma etapa complementar, a higienização, para a redução</p><p>de agentes patogênicos e dos níveis de riscos ambientais e à saúde da população. A</p><p>disposição final, em aterros sanitários, é outra opção para a destinação final do lodo.</p><p>Dessa forma, neste tópico, serão apresentadas e discutidas as principais possibilidades</p><p>de destinação final do lodo.</p><p>2 APLICAÇÃO NO SOLO</p><p>Dentre as possibilidades de destinação final para o lodo desidratado e estabilizado,</p><p>tem-se a aplicação no solo. Como principais técnicas relacionadas à aplicação no solo,</p><p>encontram-se o aterramento do lodo processado, ou seja, a disposição final dele em</p><p>um aterro sanitário; e a reciclagem agrícola, que visa à aplicação do lodo no solo com</p><p>o objetivo de reciclar nutrientes e matéria orgânica do material. Nesse caso, o lodo é</p><p>utilizado como condicionante de solos, pois visa ao aumento da produtividade agrícola</p><p>com a concomitante redução do uso de fertilizantes químicos.</p><p>187</p><p>Figura 15 – Aplicação de lodo no solo</p><p>Fonte: https://cutt.ly/k3EGsGz. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>A aplicação do lodo no solo, seja para reciclagem agrícola ou disposição final</p><p>em aterros, é, reconhecidamente, uma técnica de baixo custo e que apresenta elevada</p><p>simplicidade operacional. Entretanto, problemas ambientais associados à prática tendem</p><p>a limitar o uso de tal destinação final. As discussões relacionadas a essa aplicação serão</p><p>apresentadas nos próximos itens.</p><p>2.1 DISPOSIÇÃO FINAL: ATERRO SANITÁRIO</p><p>Os aterros sanitários prevalecem como a principal forma de destinação de</p><p>resíduos sólidos, principalmente, em países em desenvolvimento (COSSU, 2009).</p><p>Aterro sanitário é a forma de disposição de resíduos sólidos que obedece a critérios de</p><p>engenharia e normas operacionais específicas ao permitir o confinamento seguro em</p><p>termos de controle de poluição ambiental e proteção à saúde pública. São constituídos</p><p>por células de disposição e há compactação dos resíduos, cobertura, sistema de</p><p>drenagem, tratamento do lixiviado e dos gases produzidos, impermeabilização de base,</p><p>monitoramentos geotécnico e ambiental e instrumentação. Todas essas técnicas visam</p><p>proteger o meio ambiente de uma possível contaminação oriunda do aterro (ABNT,</p><p>2010). Um local de aterro bem gerenciado gera danos ambientais imediatos limitados, e</p><p>desconsidera os impactos de coleta e transporte, embora existam riscos, a longo prazo,</p><p>de contaminação de solos e águas subterrâneas por alguns aditivos e decomposição</p><p>de subprodutos em plásticos, que podem se tornar poluentes orgânicos persistentes.</p><p>Uma grande desvantagem dos aterros sanitários, em termos de sustentabilidade, é que</p><p>nenhum dos recursos presentes no lodo (por exemplo, matéria orgânica e nutrientes) é</p><p>recuperado, pois o fluxo é linear, e não cíclico.</p><p>188</p><p>No Brasil, a elaboração e a implantação do projeto de um aterro sanitário seguem</p><p>as normas técnicas da ABNT 8.419/1992 e ABNT NBR 15.849/2010, que têm, como</p><p>objetivo, a disposição do resíduo no solo, a fi m de minimizar os impactos ambientais</p><p>(BRASIL, 1992; 2010). No Brasil, a Política Nacional de Resíduos Sólidos (PNRS), a Lei nº</p><p>12.305, de 2 de agosto de 2010, dispõe sobre os princípios, os objetivos, os instrumentos</p><p>e as diretrizes relativos à gestão integrada e ao gerenciamento de resíduos sólidos</p><p>(BRASIL, 2010).</p><p>Os rejeitos são os resíduos que, após as etapas de tratamento, não</p><p>podem mais ser revalorizados por quaisquer processos tecnológicos</p><p>disponíveis, também, denominados de lixo. Os rejeitos devem, portanto, ser</p><p>encaminhados para uma disposição fi nal, ambientalmente, adequada em</p><p>aterros sanitários.</p><p>NOTA</p><p>Sob o ponto de vista do cenário brasileiro, poucas empresas têm um sistema de</p><p>reaproveitamento dos lodos do tratamento das águas residuárias. Com isso, um grande</p><p>mercado, em potencial de valorização dos resíduos, não está sendo explorado. Logo,</p><p>com o objetivo de prevenir impactos ambientais e à saúde humana, e, ao mesmo tempo,</p><p>reaproveitar matéria e energia presentes no lodo, ou seja, aproveitamento econômico,</p><p>faz-se necessário lançar mão de estratégias para a reutilização e o reaproveitamento do</p><p>lodo, com a criação de um ciclo de vida integrado.</p><p>Figura 16 – Vista panorâmica de um aterro sanitário</p><p>Fonte: https://cutt.ly/J3Ruj1i. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>189</p><p>É importante, primeiramente, diferenciar resíduos sólidos e rejeitos, com a</p><p>destinação e a disposição final. Segundo a definição da Política Nacional de Resíduos</p><p>Sólidos (PNRS), a destinação final, ambientalmente, adequada inclui a reutilização, a</p><p>reciclagem, a compostagem, a recuperação e o aproveitamento energético (BRASIL,</p><p>2010). Já a disposição final, ambientalmente, adequada é a distribuição ordenada de</p><p>rejeitos em aterros. A PNRS define, também, rejeito, que é um tipo específico de resíduo</p><p>sólido, quando todas as possibilidades de reaproveitamento, ou reciclagem, já tiverem</p><p>sido esgotadas e não houver uma solução final (BRASIL, 2010). Dessa forma, devido ao</p><p>elevado teor de matéria orgânica, nutrientes e alto poder calorífico, os lodos devem ser</p><p>tratados como matéria-prima, não como rejeito.</p><p>Os aterros sanitários têm grande destaque no Brasil. Dentro do contexto e da</p><p>realidade brasileira, esses aterros representam a solução mais viável dos pontos de</p><p>vista técnico e econômico. Entretanto, da disposição dos resíduos em aterros, tem-se</p><p>a produção de lixiviado, o qual é formado pela decomposição da matéria orgânica dos</p><p>resíduos aterrados e infiltração de águas da chuva. Se não tratada adequadamente, essa</p><p>água residuária pode provocar uma série de impactos ambientais, como contaminação</p><p>do solo e corpos d’água. Portanto, o tratamento é fundamental para assegurar a</p><p>qualidade ambiental.</p><p>Os vários impactos ambientais decorrentes das diferentes formas de disposição</p><p>de resíduos sólidos, de maneira geral, oferecem, também, riscos importantes à saúde</p><p>humana. A disposição no solo, em lixões ou aterros, por exemplo, é uma importante</p><p>fonte de exposição humana a várias substâncias tóxicas. As principais rotas de</p><p>exposição a esses contaminantes são as dispersões do solo e do ar contaminado, a</p><p>lixiviação e a percolagem, que levam à geração do lixiviado. O último pode ocorrer, não</p><p>apenas, enquanto o lixão ou o aterro está em funcionamento, mas, também, depois da</p><p>desativação dele, uma vez que os produtos orgânicos continuam a se degradar. Estudos</p><p>têm indicado que áreas próximas a aterros apresentam níveis elevados de compostos</p><p>orgânicos e metais pesados, e que populações residentes nas proximidades desses</p><p>locais demonstram altos índices desses compostos no sangue. Assim, esses depósitos</p><p>de resíduos sólidos são potenciais fontes de exposição para populações, sendo relatados</p><p>riscos aumentados para diversos tipos de câncer, anomalias congênitas, baixo peso ao</p><p>se nascer, abortos e mortes neonatais nessas e em populações vizinhas a esses locais.</p><p>Com relação à disposição final dos lodos em aterros sanitários, observa-se que</p><p>essa prática tem sido, amplamente, adotada em países de economia emergente, como</p><p>Brasil, Índia e China. É sabido que a disposição de lodos em aterros impacta a produção</p><p>de lixiviado e as emissões de gás carbônico do aterro (KACPRZAK et al., 2017). Destaca-</p><p>se, ainda, que a disposição final não promove a valorização desse</p><p>2007).</p><p>IMPORTANTE</p><p>Os principais textos legais, de natureza federal, que regem os padrões e os</p><p>parâmetros de qualidade da água, são:</p><p>• Resoluções CONAMA nº 357, de 17 de março de 2005, e nº 430, de 13 de maio</p><p>de 2011. Essas resoluções determinam padrões que devem ser mantidos</p><p>nos corpos d’água, e padrões de lançamento de efluentes.</p><p>• Resolução CONAMA nº 274/2000, que rege os padrões de balneabilidade</p><p>em corpos d’água.</p><p>• Portaria nº 2914/2012, do Ministério da Saúde, que determina o padrão de</p><p>potabilidade para as águas de consumo. Essa portaria, também, possibilita</p><p>uma visão global da qualidade dos corpos d’água e lançamentos de efluentes</p><p>tratados em corpos receptores.</p><p>Sendo um dos textos de lei mais importantes que estabelecem diretrizes para</p><p>o tratamento de efluentes, a Resolução nº 357, de 17 de março de 2005, do CONAMA,</p><p>define importantes conceitos no art. 2º (CONAMA, 2005):</p><p>I - águas doces: águas com salinidade igual ou inferior a 0,5 ‰;</p><p>II - águas salobras: águas com salinidade superior a 0,5 ‰ e</p><p>inferior a 30 ‰;</p><p>III - águas salinas: águas com salinidade igual ou superior a 30 ‰;</p><p>IV - ambiente lêntico: ambiente que se refere à água parada, com</p><p>movimento lento ou estagnado;</p><p>V - ambiente lótico: ambiente relativo a águas continentais moventes;</p><p>VI - aquicultura: o cultivo ou a criação de organismos cujo ciclo de vida,</p><p>em condições naturais, ocorre total ou parcialmente em meio aquático;</p><p>VII - carga poluidora: quantidade de determinado poluente</p><p>transportado ou lançado em um corpo de água receptor, expressa</p><p>em unidade de massa por tempo;</p><p>VIII - cianobactérias: microorganismos procarióticos autotróficos,</p><p>também denominados como cianofíceas (algas azuis) capazes de</p><p>ocorrer em qualquer manancial superficial especialmente naqueles</p><p>com elevados níveis de nutrientes (nitrogênio e fósforo), podendo</p><p>produzir toxinas com efeitos adversos a saúde;</p><p>IX - classe de qualidade: conjunto de condições e padrões de qualidade</p><p>7</p><p>de água necessários ao atendimento dos usos preponderantes,</p><p>atuais ou futuros;</p><p>X - classificação: qualificação das águas doces, salobras e salinas em</p><p>função dos usos preponderantes (sistema de classes de qualidade)</p><p>atuais e futuros;</p><p>XI - coliformes termotolerantes: bactérias gram-negativas, em</p><p>forma de bacilos, oxidase - negativas, caracterizadas pela atividade</p><p>da enzima ?- galactosidase. Podem crescer em meios contendo</p><p>agentes tenso-ativos e fermentar a lactose nas temperaturas de</p><p>44° - 45°C, com produção de ácido, gás e aldeído. Além de estarem</p><p>presentes em fezes humanas e de animais homeotérmicos, ocorrem</p><p>em solos, plantas ou outras matrizes ambientais que não tenham</p><p>sido contaminados por material fecal;</p><p>XII - condição de qualidade: qualidade apresentada por um segmento</p><p>de corpo d'água, num determinado momento, em termos dos usos</p><p>possíveis com segurança adequada, frente às Classes de Qualidade;</p><p>XIII - condições de lançamento: condições e padrões de emissão</p><p>adotados para o controle de lançamentos de efluentes no corpo receptor;</p><p>XIV - controle de qualidade da água: conjunto de medidas operacionais</p><p>que visa avaliar a melhoria e a conservação da qualidade da água</p><p>estabelecida para o corpo de água;</p><p>XV - corpo receptor: corpo hídrico superficial que recebe o lançamento</p><p>de um efluente;</p><p>XVI - desinfecção: remoção ou inativação de organismos</p><p>potencialmente patogênicos;</p><p>XVII - efeito tóxico agudo: efeito deletério aos organismos vivos causado</p><p>por agentes físicos ou químicos, usualmente letalidade ou alguma outra</p><p>manifestação que a antecede, em um curto período de exposição;</p><p>XVIII - efeito tóxico crônico: efeito deletério aos organismos vivos</p><p>causado por agentes físicos ou químicos que afetam uma ou várias</p><p>funções biológicas dos organismos, tais como a reprodução, o</p><p>crescimento e o comportamento, em um período de exposição que</p><p>pode abranger a totalidade de seu ciclo de vida ou parte dele;</p><p>XIX - efetivação do enquadramento: alcance da meta final do</p><p>enquadramento;</p><p>XX - enquadramento: estabelecimento da meta ou objetivo de</p><p>qualidade da água (classe) a ser, obrigatoriamente, alcançado ou</p><p>mantido em um segmento de corpo de água, de acordo com os usos</p><p>preponderantes pretendidos, ao longo do tempo;</p><p>XXI - ensaios ecotoxicológicos: ensaios realizados para determinar</p><p>o efeito deletério de agentes físicos ou químicos a diversos</p><p>organismos aquáticos;</p><p>XXII - ensaios toxicológicos: ensaios realizados para determinar o</p><p>efeito deletério de agentes físicos ou químicos a diversos organismos</p><p>visando avaliar o potencial de risco à saúde humana;</p><p>XXIII - escherichia coli (E.Coli): bactéria pertencente à família</p><p>Enterobacteriaceae caracterizada pela atividade da enzima -</p><p>glicuronidase. Produz indol a partir do aminoácido triptofano. É a</p><p>única espécie do grupo dos coliformes termotolerantes cujo habitat</p><p>exclusivo é o intestino humano e de animais homeotérmicos, onde</p><p>ocorre em densidades elevadas;</p><p>XXIV - metas: é o desdobramento do objeto em realizações físicas</p><p>e atividades de gestão, de acordo com unidades de medida e</p><p>cronograma preestabelecidos, de caráter obrigatório;</p><p>XXV - monitoramento: medição ou verificação de parâmetros de</p><p>qualidade e quantidade de água, que pode ser contínua ou periódica,</p><p>utilizada para acompanhamento da condição e controle da qualidade</p><p>do corpo de água;</p><p>8</p><p>XXVI - padrão: valor limite adotado como requisito normativo de um</p><p>parâmetro de qualidade de água ou efluente;</p><p>XXVII - parâmetro de qualidade da água: substâncias ou outros</p><p>indicadores representativos da qualidade da água;</p><p>XXVIII - pesca amadora: exploração de recursos pesqueiros com fins</p><p>de lazer ou desporto;</p><p>XXIX - programa para efetivação do enquadramento: conjunto</p><p>de medidas ou ações progressivas e obrigatórias, necessárias ao</p><p>atendimento das metas intermediárias e final de qualidade de água</p><p>estabelecidas para o enquadramento do corpo hídrico;</p><p>XXX - recreação de contato primário: contato direto e prolongado</p><p>com a água (tais como natação, mergulho, esqui-aquático) na qual a</p><p>possibilidade do banhista ingerir água é elevada;</p><p>XXXI - recreação de contato secundário: refere-se àquela associada</p><p>a atividades em que o contato com a água é esporádico ou acidental</p><p>e a possibilidade de ingerir água é pequena, como na pesca e na</p><p>navegação (tais como iatismo);</p><p>XXXII - tratamento avançado: técnicas de remoção e/ou inativação de</p><p>constituintes refratários aos processos convencionais de tratamento,</p><p>os quais podem conferir à água características, tais como: cor, odor,</p><p>sabor, atividade tóxica ou patogênica;</p><p>XXXIII - tratamento convencional: clarificação com utilização de</p><p>coagulação e floculação, seguida de desinfecção e correção de pH;</p><p>XXXIV - tratamento simplificado: clarificação por meio de filtração e</p><p>desinfecção e correção de pH quando necessário;</p><p>XXXV - tributário (ou curso de água afluente): corpo de água que flui</p><p>para um rio maior ou para um lago ou reservatório;</p><p>XXXVI - vazão de referência: vazão do corpo hídrico utilizada como</p><p>base para o processo de gestão, tendo em vista o uso múltiplo</p><p>das águas e a necessária articulação das instâncias do Sistema</p><p>Nacional de Meio Ambiente - SISNAMA e do Sistema Nacional de</p><p>Gerenciamento de Recursos Hídricos - SINGRH;</p><p>XXXVII - virtualmente ausentes: que não é perceptível pela visão,</p><p>olfato ou paladar; e</p><p>XXXVIII - zona de mistura: região do corpo receptor onde ocorre a</p><p>diluição inicial de um efluente (CONAMA, 2005, s. p.).</p><p>A Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, é, mais especificamente,</p><p>voltada para os critérios de lançamento de efluentes tratados em corpos hídricos</p><p>receptores, com o estabelecimento de condições e de padrões de lançamento no art.</p><p>16 (CONAMA, 2011):</p><p>Os efluentes de qualquer fonte poluidora somente poderão ser</p><p>lançados diretamente no corpo receptor desde que obedeçam às</p><p>condições e padrões previstos neste artigo, resguardadas outras</p><p>exigências cabíveis:</p><p>I - condições de lançamento de efluentes:</p><p>a) pH entre 5 a 9;</p><p>b) temperatura: inferior a 40°C, sendo que a variação de temperatura do</p><p>corpo</p><p>subproduto sólido,</p><p>que apresenta, na composição, nutrientes e matéria orgânica, os quais poderiam ser</p><p>utilizados em outras vias tecnológicas, com valor agregado ao lodo processado.</p><p>190</p><p>2.2 RECICLAGEM AGRÍCOLA</p><p>É alinhada aos princípios de desenvolvimento sustentável e para combater a</p><p>crise climática global, a qual contribui para o esgotamento progressivo dos solos. São</p><p>necessárias soluções para valorização do lodo e utilização dele como condicionante, o</p><p>que visa à melhoria da qualidade das terras agrícolas. Nesse sentido, a utilização do lodo</p><p>processado (biossólido), com o objetivo de reciclagem agrícola, é um método de destaque.</p><p>Como discutido em tópicos anteriores, o esgoto doméstico bruto é composto</p><p>por 99,9% de água e 0,1% de matéria sólida (METCALF; EDDY, 2016). Os processos de</p><p>tratamento de esgoto visam separar a parte sólida da líquida para que o efluente tratado</p><p>possa ser liberado em corpos receptores sem causar danos ao meio ambiente. Nesse</p><p>processo, poluentes, nutrientes e contaminantes são concentrados no lodo, que é</p><p>um subproduto sólido do tratamento. Desse modo, observa-se que o lodo é rico em</p><p>matéria orgânica e nutrientes, os quais apresentam potencial de utilização em sistemas</p><p>agricultáveis. Portanto, a aplicação do biossólido gerado após etapas de processamento</p><p>do lodo representa uma estratégia para destinação final do material e promove a</p><p>ciclagem de nutrientes e matéria orgânica no solo.</p><p>Figura 17 – Aplicação do biossólido na reciclagem agrícola</p><p>Fonte: https://cutt.ly/Q3RinDr. Acesso em: 24 abr. 2021.</p><p>No Brasil, a Resolução CONAMA nº 498/2020 define critérios e procedimentos</p><p>para a produção e a aplicação de biossólido em solos (CONAMA, 2020). A presente</p><p>resolução revoga as Resoluções nº 375/2006 e nº 380/2006, e surgiu da necessidade</p><p>de atualização das normativas, até então, vigentes (CONAMA, 2006). Na Resolução</p><p>CONAMA nº 498/2020, o biossólido, para aplicação no solo, é categorizado nas classes</p><p>191</p><p>1 e 2, de acordo com os valores máximos permitidos de substâncias químicas do lodo.</p><p>A resolução destaca, ainda, os seguintes critérios para a utilização do biossólido para</p><p>reciclagem agrícola: necessidade de atendimento de um dos critérios de redução de</p><p>atratividade de vetores definidos na presente resolução; controle e monitoramento</p><p>das substâncias químicas presentes no biossólido; asseguramento da qualidade</p><p>microbiológica do produto; e monitoramento dos parâmetros de controle dos processos</p><p>de higienização (CONAMA, 2020).</p><p>A reciclagem agrícola pode fomentar a economia circular dentro da cadeia</p><p>de gerenciamento do lodo. A economia circular ocorre em um ciclo no qual o planeta</p><p>desempenha um papel fundamental no fornecimento de recursos naturais e na absorção</p><p>de resíduos e poluição. O modelo é válido enquanto a capacidade de carga do planeta</p><p>não é ultrapassada. A economia linear ignora os impactos ambientais que vêm com o</p><p>consumo de recursos e o descarte de resíduos, o que ocasiona uma extração excessiva</p><p>de recursos virgens, poluição e geração de resíduos. Como essa economia linear</p><p>permanece cega para grande parte do ciclo, muitas vezes, é ilustrada como uma linha,</p><p>com um começo e um fim (da extração ao descarte), assim, o potencial de retorno para</p><p>a terra é perdido pela poluição. Em contraste, a economia circular leva em consideração</p><p>o impacto do consumo de recursos, incluindo o desperdício no meio ambiente. Isso</p><p>cria circuitos fechados alternativos, nos quais os recursos ficam em movimentos</p><p>circulares dentro de um sistema de produção e consumo. Os objetivos dessa economia</p><p>são otimizar o uso de recursos virgens e reduzir a poluição e o desperdício em cada</p><p>etapa, na medida do possível e desejável. No entanto, apesar de ser um modelo muito</p><p>vantajoso no que diz respeito a questões ambientais, vale ressaltar que muitos desafios</p><p>precisam ser superados para a efetiva implementação dele.</p><p>A partir de meados do século XX, os países desenvolvidos e muitos países em</p><p>desenvolvimento experimentaram rápidas mudanças em atividades agrícolas. Isso se</p><p>caracterizou pela intensificação dessas atividades, apoiada na mecanização e no uso</p><p>de fertilizantes sintéticos, o que entregou empreendimentos de maior porte com foco</p><p>em produtos específicos. Nesse contexto, a agropecuária tem levado a uma crescente</p><p>demanda por terras para plantações e animais para contemplar novos e atuais mercados</p><p>potenciais, o que, por sua vez, tem pressionado ambientes naturais e provocado sérias</p><p>ameaças à segurança alimentar em diversas partes do globo.</p><p>Em um cenário futuro (já experimentado no presente em algumas regiões do</p><p>mundo), a crescente demanda por produtos florestais, energia e alimentos, diante das</p><p>necessidades de se reduzir o desflorestamento e de se mitigarem as emissões de gases</p><p>poluentes, deve requerer soluções que conciliem o desenvolvimento socioeconômico e</p><p>a sustentabilidade dos recursos naturais. Mais do que qualquer outro país do mundo, o</p><p>Brasil enfrenta o desafio de equilibrar a produção agrícola e a proteção ambiental. Como</p><p>principal participante do mercado agrícola mundial, espera-se que o país contemple</p><p>uma parcela significativa da demanda global por alimentos e energia nas próximas</p><p>décadas. Todavia, a expansão da fronteira agrícola deve ser harmonizada com os</p><p>192</p><p>interesses ambientais. Com um esforço para evitar a degradação dos solos e otimizar o</p><p>uso da terra como um todo, a adoção de biossólido, no cultivo agrícola, pode representar</p><p>uma oportunidade para a manutenção da produção agrícola de maneira sustentável e</p><p>de forma atrativa.</p><p>Cabe destacar, ainda, que o biossólido pode ser utilizado para a recuperação</p><p>de áreas degradadas. Um estudo realizado pela Organização das Nações Unidas para a</p><p>Alimentação e a Agricultura (do inglês, Food and Agriculture Organization of the United</p><p>Nations, FAO) apontou que cerca de 33% das terras do planeta estão degradadas. As</p><p>principais ameaças levantadas foram perda de matéria orgânica, compactação e</p><p>erosão (FAO, 2015). Em áreas agricultáveis, anualmente, as perdas causadas por erosão</p><p>são estimadas em 0,3% da produção agrícola. Se as perdas continuarem nessa taxa, uma</p><p>redução total de mais de 10% poderá ocorrer até 2050. O relatório da FAO (2015) menciona</p><p>que, em algumas áreas, a oferta excessiva de nutrientes ocasiona a contaminação</p><p>do solo e de recursos hídricos, além de contribuir com o aumento das emissões de</p><p>gases de efeito estufa. Especialistas estimam que cerca de 56% da biodiversidade do</p><p>solo do território europeu esteja sob algum tipo de ameaça. Anualmente, os Estados</p><p>Unidos investem, aproximadamente, 9,5 bilhões de dólares para a recuperação de áreas</p><p>degradadas do próprio território, sendo que os principais problemas são rios poluídos,</p><p>solos contaminados por indústrias e vegetação nativa comprometida (FAO, 2015).</p><p>De acordo com Santos (2016), em muitas regiões, a pressão demográfica faz</p><p>com que a utilização dos recursos naturais seja feita de forma desenfreada, e, em</p><p>alguns locais, já é possível observar o fenômeno de desertificação. A desertificação é</p><p>a redução, ou perda, nas zonas áridas, semiáridas e subúmidas secas, da produtividade</p><p>biológica ou econômica, e da complexidade das terras agrícolas irrigadas, das pastagens</p><p>naturais e semeadas, das florestas e das matas nativas, devido aos sistemas de</p><p>utilização das terras ou a um processo ou combinação de processos, incluindo os que</p><p>resultam da atividade do homem e das formas de ocupação do território. O processo</p><p>de desertificação faz com que o solo comece a ficar cada vez mais estéril, isto é, a</p><p>terra perde nutrientes e a capacidade de fazer nascer qualquer tipo de vegetação, como</p><p>florestas naturais ou plantações feitas pelo homem (SANTOS, 2016).</p><p>As pesquisas atuais questionam o uso agrícola de biossólido, devido à presença</p><p>de interações mútuas entre antibióticos, metais pesados, genes de resistência e anti-</p><p>inflamatórios não esteroidais, incluindo os riscos associados à transferência deles para</p><p>o ambiente.</p><p>receptor não deverá exceder a 3°C no limite da zona de mistura;</p><p>c) materiais sedimentáveis: até 1 mL/L em teste de 1 hora em cone</p><p>Inmhoff. Para o lançamento em lagos e lagoas, cuja velocidade</p><p>de circulação seja praticamente nula, os materiais sedimentáveis</p><p>deverão estar virtualmente ausentes;</p><p>9</p><p>d) regime de lançamento com vazão máxima de até 1,5 vez a vazão</p><p>média do período de atividade diária do agente poluidor, exceto nos</p><p>casos permitidos pela autoridade competente;</p><p>e) óleos e graxas:</p><p>1. óleos minerais: até 20 mg/L;</p><p>2. óleos vegetais e gorduras animais: até 50 mg/L;</p><p>f) ausência de materiais flutuantes; e</p><p>g) Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO 5 dias a 20°C): remoção</p><p>mínima de 60% de DBO sendo que este limite só poderá ser reduzido</p><p>no caso de existência de estudo de autodepuração do corpo hídrico</p><p>que comprove atendimento às metas do enquadramento do corpo</p><p>receptor [....] (CONAMA, 2011, s. p.).</p><p>Com relação aos padrões de lançamento de efluentes (concentrações de</p><p>poluentes inorgânicos), a Resolução CONAMA nº 430, de 13 de maio de 2011, define</p><p>limites de lançamento, conforme exposto a seguir (CONAMA, 2011):</p><p>Tabela 1 – Padrões de lançamento de efluentes segundo a Resolução 430/2011</p><p>do Conselho Nacional do Meio Ambiente</p><p>Fonte: Conama (2011, s. p.)</p><p>10</p><p>De acordo com os limites constituídos nesses textos legais, instituições</p><p>públicas e privadas devem adequar a qualidade do efluente aos padrões de lançamento</p><p>dos corpos hídricos, com a adoção de sistemas de matrizes de tratamento de esgoto</p><p>sanitário com a finalidade de reduzir os níveis de contaminantes e, consequentemente,</p><p>o impacto ambiental gerado nos recursos naturais.</p><p>Ressalta-se, ainda, que, de acordo com a Lei nº 6.938, de 31 de agosto de 1981</p><p>(BRASIL, 1981), que versa sobre a Política Nacional de Meio Ambiente, as seguintes</p><p>conceituações são consideradas (VON SPERLING, 2014):</p><p>• Poluição: a degradação da qualidade ambiental resultante de atividades</p><p>que, direta ou indiretamente:</p><p>• prejudiquem a saúde, a segurança e o bem-estar da população;</p><p>• criem condições adversas às atividades sociais e econômicas;</p><p>• afetem, desfavoravelmente, a biota;</p><p>• tenham influência sobre as condições estéticas ou sanitárias do</p><p>meio ambiente;</p><p>• lancem matéria ou energia em desacordo com os padrões ambientais</p><p>estabelecidos.</p><p>• Degradação da qualidade ambiental: alteração adversa das características</p><p>do meio ambiente.</p><p>Uma conceituação menos formal é a de poluição das águas, como a adição</p><p>de substâncias ou de formas de energia que, de forma direta ou indireta, alteram a</p><p>natureza do corpo d’água de tal maneira que prejudiquem os legítimos usos que, dele,</p><p>são feitos (VON SPERLING, 2014).</p><p>4 PARÂMETROS FÍSICOS</p><p>As fontes das propriedades físicas utilizadas para caracterizar a água são de</p><p>origens natural e antropogênica. As de origem natural dependem da origem da água</p><p>e do tipo de tratamento adotado antes de a água ser disponibilizada para consumo.</p><p>Exemplos disso são os parâmetros de densidade, gravidade específica e peso, que são</p><p>inerentes à água natural (METCALF; EDDY, 2016). As propriedades citadas neste tópico</p><p>são derivadas de constituintes agregados durante o consumo e constituintes infiltrados</p><p>em água subterrânea (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Os parâmetros físicos são, portanto, indicadores de qualidade da água e</p><p>constituem impurezas quando alcançam valores superiores aos estabelecidos em</p><p>legislação para determinado uso. Os principais indicadores de qualidade física da água,</p><p>como cor, turbidez e temperatura, serão discutidos a seguir.</p><p>11</p><p>4.1 COR E TURBIDEZ</p><p>Esses parâmetros estão, estritamente, ligados ao interesse estético e assumem</p><p>uma importância particular quando se tem o objetivo de reuso do esgoto tratado ou</p><p>quando o efluente tratado é lançado em corpos d’água (LIBÂNIO, 2010; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017). A cor é causada quando há matéria em solução na água, já a turbidez se</p><p>destaca pela presença de material em suspensão (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>A cor da água se dá em decorrência da reflexão da luz em coloides (sólidos</p><p>dissolvidos, partículas minúsculas dispersas) de origem, predominantemente, orgânica,</p><p>e de dimensão inferior a 10 pm (partes por milhão), o que se relaciona, também, com</p><p>a concentração de carbono orgânico presente no ambiente aquático. Pode, também,</p><p>ser resultado da presença de compostos de ferro e manganês, ou do lançamento de</p><p>diversos tipos de resíduos industriais. Quando a cor se manifesta em águas subterrâneas,</p><p>geralmente, é resultado da presença desses compostos de ferro e manganês (LIBÂNIO,</p><p>2010). De acordo com Libânio (2010, p. 27), os compostos orgânicos que conferem cor</p><p>às águas naturais são provenientes, basicamente, de duas fontes:</p><p>i) em maior magnitude, da decomposição de matéria orgânica</p><p>de origem, predominantemente, vegetal, e do metabolismo de</p><p>microrganismos presentes no solo;</p><p>ii) de atividades antrópicas, [...] como descargas de efluentes domésticos</p><p>ou industriais, lixiviação de vias urbanas e solos agricultáveis.</p><p>Uma importante definição é a de cor verdadeira. Esse parâmetro é indicador</p><p>da concentração de matéria orgânica presente nas águas naturais. Além dessa cor, a</p><p>dedução da concentração de matéria orgânica pode ser realizada pela determinação</p><p>do Carbono Orgânico Total (COT), do oxigênio consumido, da Demanda Bioquímica</p><p>de Oxigênio (DBO). Esses dois últimos são, geralmente, empregados em estações de</p><p>tratamento de esgoto (LIBÂNIO, 2010).</p><p>Além de subsidiar a formação de subprodutos, a presença de matéria orgânica</p><p>pode causar odor e sabor às águas, interferir na remoção de ferro e manganês para águas</p><p>de abastecimento e propiciar condições para o desenvolvimento de microrganismos em</p><p>uma rede de distribuição (LIBÂNIO, 2010).</p><p>Águas naturais apresentam cor verdadeira na faixa de 0 a 200 uH. Valores</p><p>inferiores a 10 uH são, praticamente, imperceptíveis. Corpos d’água de</p><p>cor, naturalmente, escura ocorrem em regiões ricas em vegetação e,</p><p>consequentemente, em solos menos erodíveis. Nesse contexto, o Rio</p><p>Negro, afluente do Rio Amazonas, é um exemplo cujo nome alude à cor</p><p>escura, causada pela presença de produtos de decomposição vegetal e</p><p>pigmentos de origem bacteriana, segundo Libânio (2010).</p><p>IMPORTANTE</p><p>12</p><p>A turbidez é a medida fotométrica determinada por turbidímetro, ou</p><p>espectrofotômetro, de material em suspensão, e com capacidade de interferir no fluxo</p><p>de energia luminosa. Por isso, esse parâmetro representa o grau de interferência para a</p><p>passagem da luz na água, o que ocasiona uma aparência turva a ela (SINCERO; SINCERO,</p><p>2003; VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>A ocorrência de turbidez na água se dá pela presença de sólidos em suspensão,</p><p>geralmente, provenientes de partículas do solo (areia, silte e argila) e matéria orgânica</p><p>(plâncton, bactérias, algas) (LIBÂNIO, 2010). O aumento da coloração e da turbidez da</p><p>água, também, pode ocorrer em função da presença de minerais no solo, como ferro e</p><p>manganês, de coloração amarelada, avermelhada ou preta (BARCELLOS et al., 2006).</p><p>Dessa forma, a respeito da qualidade dos corpos hídricos em intensos períodos chuvosos,</p><p>quando há escoamento superficial exacerbado, ocorre o processo de lixiviação do solo,</p><p>o que influencia na turbidez dos cursos d’água (FREIRE, 2010; GORJON NETO, 2014).</p><p>A turbidez dos corpos d’água brasileiros é elevada em regiões com solos</p><p>propensos à erosão. Os eventos de precipitação intensos tendem a carrear partículas de</p><p>argila, silte, areia, fragmentos de rocha e óxidos metálicos do solo para o corpo hídrico. A</p><p>maior parte das águas de rios brasileiros é, naturalmente, turva, o que ocorre em função</p><p>das características geológicas das bacias de drenagem, dos índices pluviométricos</p><p>e do manejo inadequado do solo. Por outro lado, regiões de clima menos suscetíveis a</p><p>precipitações intensas apresentam águas naturais de turbidez mais baixa (LIBÂNIO, 2010).</p><p>O funcionamento de equipamentos de determinação de Unidades Nefelométricas</p><p>de Turbidez (UNT) consiste em detectores posicionados</p><p>a um determinado ângulo em</p><p>relação ao raio de luz incidente (Figura 1). A detecção da luz refletida pelas partículas</p><p>suspensas e coloidais é convertida em sinal elétrico e registrada no painel do equipamento.</p><p>De acordo com as características das partículas suspensas, o comprimento de onda da</p><p>luz incidente interfere na transmitância da luz (LIBÂNIO, 2010).</p><p>Figura 1 – Determinação da turbidez por reflexão de luz</p><p>Fonte: Adaptada de MetCalf e Eddy (2016)</p><p>13</p><p>Quando tratamos das origens dos despejos que agregam cor e turbidez à</p><p>água, podemos subdividi-las em de origens natural e antropogênica. Os despejos</p><p>de origem natural não trazem inconvenientes sanitários diretos, no entanto, podem</p><p>ser, esteticamente, desagradáveis, enquanto os sólidos em suspensão podem servir</p><p>de abrigo para microrganismos. Quando de origem antropogênica, a turbidez pode</p><p>estar associada a compostos tóxicos e organismos patogênicos (LIBÂNIO, 2010; VON</p><p>SPERLING, 2014).</p><p>Para uma melhor compreensão dos métodos de medição dos parâmetros</p><p>físicos expostos, é importante ter conhecimento dos conceitos de</p><p>“absorbância” e “transmitância”. A absorbância de uma solução, ou de</p><p>um efl uente, é a medida de luz em determinado comprimento de onda,</p><p>que é absorvida pelos constituintes de uma solução em determinada</p><p>extensão. A medida ocorre, normalmente, em um espectrofotômetro,</p><p>em 254 nm (nanômetros) para a extensão de 1 cm (JORDÃO; PESSÔA,</p><p>2017). A literatura indica valores típicos de absorbância para os esgotos</p><p>primário, 0,50 a 0,80 cm; secundário, 0,25 a 0,50 cm; secundário fi ltrado,</p><p>0,02 a 0,40 cm; efl uente de microfi ltração, 0,15 a 0,30 cm; e efl uente de</p><p>osmose reversa, 0,05 a 0,20 cm (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>ATENÇÃO</p><p>4.2 TEMPERATURA</p><p>A temperatura da água e dos fl uidos, em geral, indica a magnitude da energia</p><p>cinética da movimentação aleatória das moléculas. Para fi ns de tratabilidade, essa</p><p>característica apresenta uma grande vantagem para as regiões tropicais. Nesses locais,</p><p>as variações de temperatura são menos signifi cativas, e pouco interferem nas etapas de</p><p>tratamento (LIBÂNIO, 2010). Esse é, portanto, um importante parâmetro físico, pois afeta</p><p>a saturação de oxigênio dissolvido nos corpos d’água e as taxas das reações físicas,</p><p>químicas e biológicas. Além disso, elevações de temperatura diminuem a solubilidade</p><p>dos gases, como o oxigênio dissolvido, e aumentam as taxas de transferência deles, o</p><p>que pode gerar mal cheiro (VON SPERLING, 2014; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>De acordo com Libânio (2010, p. 26), a respeito dos parâmetros proporcionais à</p><p>temperatura da água (direta ou inversamente), pode-se afi rmar:</p><p>A temperatura é, diretamente, proporcional (i) à velocidade das</p><p>reações químicas, o que, praticamente, dobra para elevação de 10</p><p>°C na temperatura das águas; (ii) à solubilidade das substâncias;</p><p>(iii) à concentração do oxigênio dissolvido; (iv) ao metabolismo</p><p>dos organismos presentes no ambiente aquático; (v) à formação</p><p>de subprodutos de desinfecção; (vi) ao recrudescimento</p><p>microbiológico; e (vii) à taxa de corrosão nas tubulações integrantes</p><p>dos sistemas de abastecimento.</p><p>14</p><p>Fenômenos de alteração da temperatura das águas naturais ocorrem, em</p><p>especial, por meio da insolação. Esse fenômeno é, diretamente, influenciado pelo clima</p><p>e pela latitude da região, e, quando de origem antrópica, decorre do lançamento de</p><p>despejos industriais, principalmente, dos originários de indústrias de bebidas e águas</p><p>de refrigeração de máquinas e caldeiras (LIBÂNIO, 2010).</p><p>Para fins de tratabilidade, a temperatura representa uma grande vantagem</p><p>para os países tropicais, nos quais as variações de temperatura da água são menos</p><p>significativas. A etapa de coagulação, por exemplo, presente na maior parte das</p><p>tecnologias de tratamento de água, realiza-se de forma menos bem sucedida a baixas</p><p>temperaturas (LIBÂNIO, 2010).</p><p>No Brasil, as médias diárias das águas naturais, afluentes às estações de</p><p>tratamento, nas demais regiões do país, raramente, apresentam-se inferiores a 18 °C. Em</p><p>contrapartida, diversos países do hemisfério norte apresentam uma amplitude térmica</p><p>anual, frequentemente, superior a 20 °C, exceto em alguns mananciais das regiões</p><p>Sul e Sudeste, nos quais a temperatura da água, em períodos de inverno, pode chegar</p><p>a valores entre 5 e 15 °C, atingindo, em alguns casos, até o ponto de congelamento</p><p>(LIBÂNIO, 2010).</p><p>Ressalta-se, ainda, que a temperatura influencia vários outros parâmetros físico-</p><p>químicos da água, como a tensão superficial e a viscosidade. Temperaturas fora dos</p><p>limites de tolerância térmica afetam organismos aquáticos, o que causa impactos sobre</p><p>o desenvolvimento e a reprodução deles. Todos os corpos d’água apresentam variações</p><p>de temperatura ao longo do dia e das estações do ano. No entanto, o lançamento de</p><p>efluentes com altas temperaturas pode causar um impacto significativo nos corpos</p><p>d’água (LIBÂNIO, 2010; VON SPERLING, 2014).</p><p>Em função dos não significativos efeitos desse parâmetro à saúde humana</p><p>e da extrema dificuldade de alteração da temperatura da água para abastecimento,</p><p>os padrões de potabilidade brasileiros e da Organização Mundial da Saúde (OMS)</p><p>não estabelecem uma temperatura máxima para a água de consumo. Nos padrões</p><p>canadense e americano, é limitada a 15 °C (LIBÂNIO, 2010).</p><p>5 PARÂMETROS QUÍMICOS</p><p>As impurezas de natureza química são constituídas por substâncias solúveis</p><p>orgânicas e inorgânicas. A fração orgânica é representada por proteínas, gorduras,</p><p>carboidratos e por uma série de substâncias artificiais produzidas em domicílios, como</p><p>detergentes e defensivos agrícolas. As substâncias minerais mais importantes são nutrientes</p><p>(nitrogênio e fósforo), óxidos, metais pesados e composto tóxico (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>15</p><p>As propriedades químicas da água estão, portanto, atreladas à origem, e envolvem</p><p>o pH, que indica a condição de acidez, neutralidade ou alcalinidade da água. São, também,</p><p>formadas por sólidos dissolvidos e pelo nitrogênio nitrito, que é constituído por sólidos em</p><p>suspensão e dissolvidos, principais causadores do fenômeno de eutrofização do processo</p><p>químico de nitrificação (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Os parâmetros de qualidade física têm relação direta com os biológicos: Demanda</p><p>Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de Oxigênio (DQO). Determinam o</p><p>teor de matéria orgânica nos efluentes e indicam o potencial de oxigênio dissolvido no</p><p>corpo hídrico receptor (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>5.1 PH, ACIDEZ E ALCALINIDADE</p><p>O pH (potencial hidrogeniônico) representa a concentração de íons hidrogênio</p><p>(H+), o que dá uma indicação da condição de acidez, neutralidade ou alcalinidade de</p><p>efluentes líquidos, com uma faixa de 0 a 14 (Tabela 2). É um importante parâmetro</p><p>para o controle operacional de estações de tratamento de esgoto, principalmente, de</p><p>operações com digestão anaeróbica e processos oxidativos (VON SPERLING, 2014;</p><p>METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Tabela 2 – Interpretação das condições do meio a partir da faixa de pH</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>Em diversas fases de tratamento de água, o pH é um importante parâmetro</p><p>de controle, adotado com o objetivo de caracterização de águas residuárias brutas</p><p>e tratadas, além do controle de operações em estações de tratamento de esgoto</p><p>(VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016). No tratamento de águas residuárias,</p><p>valores de pH afastados da neutralidade tendem a afetar as taxas de crescimento dos</p><p>microrganismos (VON SPERLING, 2014).</p><p>De forma simplificada, o pH pode ser medido por meio do “papel de pH”, que é</p><p>caracterizado por ser um material que, em contato com a amostra, tem a cor alterada</p><p>para uma cor correspondente ao pH respectivo. Outra forma, considerada mais precisa</p><p>de medição do potencial hidrogeniônico, é a utilização de um pHmetro, seja de mesa ou</p><p>portátil, que consiste em um eletrodo com solução química específica no interior. Nos</p><p>canais de entrada de estações de tratamento de esgoto, é usual existirem</p><p>eletrodos</p><p>16</p><p>de medição de pH, além de, também, serem instalados nos tanques de aeração e nos</p><p>digestores (METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017) (unidades de operação</p><p>unitárias a serem exploradas nos próximos tópicos deste livro).</p><p>Acidez e alcalinidade são parâmetros de relação direta com o pH e indicam a</p><p>capacidade da água de resistir a mudanças de pH (capacidade-tampão) (JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017). No tratamento por digestão anaeróbica (será abordado nas próximas</p><p>unidades deste material), esses parâmetros são importantes para o controle operacional,</p><p>quando há evidências de que as alterações de pH podem afetar a função de depuração</p><p>dos microrganismos. Um exemplo disso ocorre quando, em processos oxidativos, há uma</p><p>tendência de consumo de alcalinidade, o que gera valores reduzidos de pH e afeta a taxa</p><p>de crescimento dos microrganismos (METCALF; EDDY, 2016; VON SPERLING, 2014).</p><p>5.2 CONDUTIVIDADE ELÉTRICA</p><p>Também, chamada de condutância específica, a condutividade elétrica indica a</p><p>capacidade da água natural de transmitir corrente elétrica em função da presença de</p><p>substâncias dissolvidas. Essas substâncias se dissociam em ânions e cátions, sendo,</p><p>usualmente, íons de ferro e manganês, além de K+, CF, Na+, Ca+2, Mg+2, diretamente,</p><p>proporcionais à concentração iônica. Soluções que contêm a maioria dos compostos</p><p>inorgânicos apresentam condutividade elevada, e, em contrapartida, compostos</p><p>orgânicos que não se dissociam em soluções aquosas, quando presentes, reduzem a</p><p>transmissão da corrente elétrica (LIBÂNIO, 2010; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>A condutividade elétrica da água relaciona a resistência elétrica ao comprimento</p><p>e é expressa, comumente, em pS/cm (microSiemens) – já o foi em mho/cm. Existe uma</p><p>correlação entre essa característica física e a concentração de cátions e ânions, entre as</p><p>médias da condutividade elétrica e do somatório das concentrações dos mencionados</p><p>cátions e ânions, registradas, por exemplo, em um estudo de monitoramento de cinco</p><p>corpos d’água da Região Amazônica (LIBÂNIO, 2010).</p><p>5.3 NITROGÊNIO (N) E FÓSFORO (P)</p><p>O nitrogênio, nos esgotos, é encontrado nas formas de nitrogênio orgânico,</p><p>amônia, nitrito, ou gás nitrogênio. O ciclo dele, na biosfera, alterna-se entre várias formas</p><p>e estados de oxidação, como: (i) nitrogênio molecular, que escapa para a atmosfera; (ii)</p><p>nitrogênio orgânico, que pode ser dissolvido ou em suspensão; e (iii) amônia, nitrito e</p><p>nitrato, que são as formas ionizadas (Figura 2).</p><p>17</p><p>Figura 2 – Ciclo do nitrogênio simplificado para tratamento de efluentes</p><p>Fonte: Adaptada de Corrêa (2019)</p><p>De forma detalhada, as diversas formas do nitrogênio serão demonstradas</p><p>na Tabela 3.</p><p>Tabela 3 – Formas do nitrogênio</p><p>*Predominância de uma ou outra forma, de acordo com o pH</p><p>**Ou nitrogênio Kjeldahl</p><p>Fonte: Adaptada de Jordão e Pessôa (2017)</p><p>As principais fontes de nitrogênio são compostos nitrogenados de origens</p><p>animal e vegetal, nitrato de sódio e nitrogênio atmosférico (METCALF; EDDY, 2016;</p><p>JORDÃO; PESSÔA, 2017). O nitrogênio orgânico é determinado analiticamente, com a</p><p>utilização do método Kjeldahl. A amostra aquosa é fervida para a extração da amônia</p><p>e, em seguida, é digerida. O nitrogênio orgânico é convertido em íon-amônia durante a</p><p>digestão (METCALF; EDDY, 2016).</p><p>18</p><p>O fósforo está presente no esgoto em forma de ortofosfato, polifosfato e fósforo</p><p>orgânico, e a determinação dele é feita por métodos analíticos, em laboratório ou por</p><p>espectrofotômetro (JORDÃO; PESSÔA, 2017). Os ortofosfatos estão, prontamente,</p><p>disponíveis para o metabolismo biológico, sem a necessidade de conversão em formas</p><p>mais simples, já os polifosfatos são moléculas mais complexas, com dois ou mais</p><p>átomos de fósforo (VON SPERLING, 2014).</p><p>Esse nutriente tem um importante papel no tratamento de esgotos, sendo</p><p>necessário para o desenvolvimento dos processos biológicos aeróbicos. No entanto,</p><p>se lançado em corpos d’água em quantidades excessivas, promove o processo de</p><p>eutrofização (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>6 PARÂMETROS BIOLÓGICOS</p><p>Os parâmetros biológicos são indicativos da vida aquática e da poluição</p><p>orgânica em mananciais hídricos (JORDÃO; PESSÔA, 2017). De modo geral, as análises</p><p>utilizadas para a medição de material orgânico presente na água são classificadas para</p><p>medir concentrações elevadas e baixas de material orgânico (acima e abaixo de 1 mg/L)</p><p>(METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Métodos de laboratório utilizados para medir quantidades elevadas de matéria</p><p>orgânica incluem Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) e Demanda Química de</p><p>Oxigênio (DGO), medidas pelo parâmetro indicativo direto Oxigênio Dissolvido (OD),</p><p>discutido neste tópico.</p><p>6.1 OD, DBO e DQO</p><p>O oxigênio dissolvido é o melhor parâmetro para a caracterização da qualidade</p><p>dos recursos hídricos e operações de estações de tratamento de esgoto. Nos processos</p><p>aeróbicos de tratamento de esgoto, o oxigênio dissolvido é fundamental para a respiração</p><p>dos microrganismos aeróbicos, responsáveis por realizar a degradação da matéria</p><p>orgânica. Nesses processos, a temperatura, também, exerce um importante papel, já</p><p>que as taxas de degradação de matéria orgânica se apresentam maiores com a elevação</p><p>da temperatura (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Para águas residuárias, é necessário um teor mínimo de oxigênio dissolvido (> 1mg/L ou</p><p>mais) nos reatores dos sistemas aeróbicos (VON SPERLING, 2014).</p><p>A medição das concentrações de oxigênio dissolvido é feita por meio de sondas</p><p>apropriadas (eletrodos seletivos), que são equipamentos utilizados em bancada, portáteis,</p><p>ou, diretamente, instalados em tanques de aeração das estações de tratamento (VON</p><p>SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>19</p><p>A Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) indica a quantidade de matéria orgânica</p><p>presente e é importante para o conhecimento do grau de poluição do esgoto afl uente</p><p>tratado. A partir dessa informação, é possível dimensionar estações de tratamento e</p><p>medir a efi ciência de remoção de material carbonáceo delas (VON SPERLING, 2014;</p><p>METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO; PESSÔA, 2017). Uma grande poluição orgânica gera</p><p>uma maior DBO no corpo d’água, sendo que, à medida que ocorre a estabilização da</p><p>matéria orgânica, ocorre o decrescimento dos níveis de DBO (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>A estabilização completa da matéria orgânica, chamada de Demanda Última de</p><p>Oxigênio (DBOu), demora cerca de 20 dias, ou mais, para ocorrer em esgotos domésticos.</p><p>No entanto, deve proceder, a análise, no quinto dia, para evitar grandes períodos de</p><p>espera e possibilitar a comparação de diversos resultados. Determinou-se, também,</p><p>que o teste seja efetuado com a temperatura de 20 ºC, considerado o metabolismo</p><p>bacteriano que é interferido por variações de temperatura. Dessa forma, tem-se a DBO</p><p>padrão, que é a DBO520.</p><p>De acordo com a condição do esgoto doméstico, a DBO, geralmente, varia</p><p>entre 100 e 400 mg/L. É recomendado que esses valores atinjam a faixa</p><p>de 20 a 30 mg/L, em concordância com a concentração-limite estabelecida</p><p>pelas legislações da maioria dos Estados brasileiros. No Estado do Rio de</p><p>Janeiro, esse limite chega a 40 mg/L, e, em Minas Gerais, Paraná e São</p><p>Paulo, é admitido um valor de até 60 mg/L.</p><p>ATENÇÃO</p><p>O Standart Methods for the Examination of Water and Wastewater (BAIRD</p><p>et al., 2012) estabelece exigências quanto à coleta, ao armazenamento e à análise de</p><p>amostras direcionadas para a execução do método de DBO. Essas determinações devem</p><p>ser, criteriosamente, adotadas pelo usuário, uma vez que garantem a constância dos</p><p>dados de monitoramento. Dentre as exigências, está o condicionamento da amostra sob</p><p>refrigeração de 4 °C quando a análise ocorre dentro de 24 horas. Quando há a necessidade</p><p>de realização de diluições de uma amostra, o preparo da água de diluição não deve ser</p><p>realizado com um prazo maior de 24 horas antes do uso, e a prova em branco não pode</p><p>apresentar um consumo de oxigênio maior de 0,2 mg/L (BAIRD et</p><p>al., 2012).</p><p>A realização das etapas de medição de DBO são (JORDÃO; PESSÔA, 2017):</p><p>• A amostra é colocada em um frasco específi co (âmbar) de 300 ml, sendo,</p><p>apenas, um volume V, que é função da concentração esperada de DBO.</p><p>• O frasco é completado com água de diluição, volume de (300 – V) ml, em um</p><p>percentual P, que corresponde à fração de amostra em relação ao volume</p><p>total do frasco.</p><p>20</p><p>• Com a amostra diluída, mede-se a concentração de Oxigênio Dissolvido</p><p>(OD inicial).</p><p>• O frasco é armazenado em uma incubadora a 20 ºC (a temperatura deve</p><p>ser controlada).</p><p>• Após cinco dias, a concentração de Oxigênio Dissolvido é, novamente,</p><p>medida no frasco (OD final).</p><p>• A DBO é, então, calculada a partir da fórmula seguinte:</p><p>DBO=OD inicial - OD final</p><p>P</p><p>Exemplo: considerado um teste de DBO para uma amostra de esgoto, os</p><p>seguintes dados foram obtidos a partir de análises em laboratório: volume de amostra</p><p>adicionado ao frasco de DBO = 23 mg/L; OD inicial da amostra= 6 mg/L; OD final da</p><p>amostra= 2mg/L; OD inicial da água de diluição = 9 mg/L (para fins de verificação da</p><p>saturação de oxigênio da água) (Figura 3).</p><p>Figura 3 – Exemplo do conceito de DBO5</p><p>20</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>A demanda química de oxigênio é o consumo de oxigênio ocorrido em função</p><p>da matéria orgânica, sendo esse parâmetro, portanto, uma indicação indireta do teor</p><p>de matéria orgânica presente (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016; JORDÃO;</p><p>PESSÔA, 2017).</p><p>21</p><p>Com relação à DBO, a principal diferença do teste de DQO é em relação ao tipo</p><p>de oxidação. Já na DBO, a oxidação é bioquímica, ou seja, realizada, inteiramente, por</p><p>microrganismos. A oxidação química da matéria orgânica é obtida por meio de um forte</p><p>oxidante (permanganato ou dicromato de potássio) em meio ácido (VON SPERLING,</p><p>2014; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>Nos esgotos domésticos, normalmente, a DQO varia entre 200 e 800 mg/L, e</p><p>atinge maiores concentrações em esgotos industriais. Além disso, a relação DQO/DBO</p><p>é uma ferramenta que possibilita identificar a presença de um efluente industrial ou a</p><p>tratabilidade do esgoto. Valores elevados de DQO/DBO indicam a presença de despejos</p><p>industriais, menos facilmente, degradáveis biologicamente (JORDÃO; PESSÔA, 2017).</p><p>Na Tabela 4, serão apresentadas variações de faixas da relação DQO/DBO, com</p><p>as interpretações dos níveis de biodegradabilidade obtidas a partir desses valores e</p><p>recomendações de tipos de tratamento (VON SPERLING, 2014).</p><p>Tabela 4 – Relação DGO/DBO e recomendações de tratamento</p><p>Fonte: Adaptada de Von Sperling (2014)</p><p>A relação DQO/DBO varia em conformidade com os níveis de tratamento em</p><p>uma matriz de tratamento de esgoto. A tendência é a de que a relação aumente, com o</p><p>efluente final do tratamento, usualmente, com valores superiores (VON SPERLING, 2014).</p><p>Para a análise de efluentes tratados (parâmetros físicos-químicos-biológicos),</p><p>recomenda-se adotar os procedimentos descritos no Standard Methods for the</p><p>Examination of Water and Wastewater, conforme descrito na Tabela 5.</p><p>22</p><p>Tabela 5 – Metodologias descritas no Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater</p><p>(2012) para análise de águas residuárias</p><p>Fonte: Adaptada de Baird et al. (2012)</p><p>6.2 PATÓGENOS</p><p>A maior parte dos microrganismos presentes na natureza não é caraterizada</p><p>como patogênica para os seres humanos. Em matrizes de tratamento de esgoto, os</p><p>patógenos agem como decompositores de matéria orgânica e nutrientes (USEPA, 2012).</p><p>No entanto, o esgoto sanitário pode conter uma grande quantidade de microrganismos</p><p>patogênicos oriundos das fezes de humanos contaminados, chamados de “patógenos</p><p>entéricos” (JORDÃO; PESSÔA, 2017), os quais habitam no trato intestinal e podem causar</p><p>doenças. Eles são classificados em três grandes grupos: bactérias, vírus e parasitas –</p><p>esse último engloba os protozoários e os helmintos.</p><p>A Tabela 6 mostrará patógenos presentes nas fezes de indivíduos contaminados</p><p>e que, portanto, também, podem estar presentes em águas residuais. Esses patógenos</p><p>podem ser transmitidos pela água e acessar o hospedeiro por meio da inalação de</p><p>aerossóis, contato com a pele e ingestão oral durante atividades, como a ingestão</p><p>acidental de água cinza; a inalação de aerossóis, devido à irrigação ou à descarga do</p><p>vaso sanitário; além do contato com objetos, plantas, solo, brinquedos e utensílios de</p><p>jardinagem contaminados (VON SPERLING, 2014; METCALF; EDDY, 2016).</p><p>23</p><p>Uma grande quantidade de microrganismos patogênicos é excretada nas</p><p>fezes de humanos infectados, sendo, a dose infecciosa, variante com o tipo de</p><p>patógeno. São necessárias poucas partículas para se caracterizar uma infecção por</p><p>vírus entéricos e milhares de microrganismos para que ocorra infecção por Salmonella</p><p>(MARQUES; IDE; PAULO, 2018).</p><p>Tabela 6 – Características dos principais patógenos presentes nas fezes de indivíduos contaminados</p><p>Fonte: Adaptada de Marques, Ide e Paulo (2018)</p><p>A composição típica de taxas de esgotos domésticos descarregados per capita,</p><p>em diversos países, a partir da literatura atualizada, será dada segundo a Tabela 7.</p><p>Tabela 7 – Dados típicos de taxa de esgoto descarregados per capita em diversos países</p><p>24</p><p>Legenda: NKT: Nitrogênio Kjeldahl Total; ND: Não dimensionado.</p><p>Fonte: Adaptada de MetCalf e Eddy (2016)</p><p>A fonte desses agentes é, predominantemente, humana, o que ajuíza, diretamente,</p><p>o nível de saúde da população e as qualidades de saneamento básico de cada região. A</p><p>origem, também, pode ser animal, e que os dejetos sejam, também, eliminados por meio</p><p>da rede de esgoto (por exemplo, fezes de cães e gatos) ou pela presença de animais na</p><p>rede de esgoto, principalmente, dos roedores (VON SPERLING, 2014).</p><p>Nas últimas décadas, muitos estudos têm sido realizados com o intuito de</p><p>demonstrar a eficiência de remoção de patógenos da água por meio de</p><p>tecnologias simplificadas e de baixo custo. Recomenda-se, para aprofundamento</p><p>do assunto, a leitura do seguinte artigo: https://cutt.ly/x3fp0m8</p><p>DICA</p><p>Acadêmico, agora que compreendemos os principais parâmetros de qualidade</p><p>da água, temos subsídios para estudar e compreender as características das águas</p><p>residuárias, a serem abordada no tópico seguinte.</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1</p><p>25</p><p>Neste tópico, você aprendeu:</p><p>• As principais leis de regulação ambiental voltadas para o tratamento e disposição</p><p>do esgoto e o objetivo dessas de servir como instrumento de minimização do</p><p>impacto ambiental e embasar o planejamento e a projeção de estações de</p><p>tratamento de esgoto.</p><p>• Os principais parâmetros físicos, químicos e biológicos utilizados para estabelecimento</p><p>de planos de monitoramento da qualidade das águas, especialmente águas</p><p>residuárias, a partir dos quais o profissional do ambiente pode planejar ações para</p><p>redução de impacto ambiental em matrizes de tratamento de esgoto.</p><p>• Os principais métodos de quantificação de matéria orgânica (demanda bioquímica</p><p>de oxigênio e demanda química de oxigênio) em águas residuárias e corpos</p><p>receptores de efluentes tratados e interpretação dos resultados das relações entre</p><p>esses parâmetros.</p><p>• O ciclo básico do nitrogênio nos sistemas de esgotamento sanitário e as</p><p>características inerentes aos principais nutrientes contaminantes dos corpos</p><p>hídricos e as consequências de quando há concentrações elevadas desses</p><p>materiais nesses mananciais.</p><p>• Os principais textos regulamentares vigentes da legislação brasileira, os quais</p><p>norteiam o profissional do ambiente para tomadas de decisão e elaboração de</p><p>projetos de matrizes de tratamento de esgoto no Brasil.</p><p>• As características dos principais patógenos presentes nas fezes humanas e as</p><p>principais doenças vinculadas a esses microrganismos, bem como as principais</p><p>fontes das quais derivam esses contaminantes.</p><p>RESUMO DO TÓPICO 1</p><p>26</p><p>AUTOATIVIDADE</p><p>1 Com base no texto regulamentário do Conselho Nacional de Meio Ambiente</p><p>(CONAMA), em sua Resolução nº 357/2005, que dispõe sobre a classificação dos</p><p>corpos de água e diretrizes ambientais para o</p>