Aulas 10 e 11_LODO_ClaudioLS

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TRATAMENTO DE ESGOTOS 
SANITÁRIOS (ESA 612)
Tratamento e Disposição de Lodo –
aulas 10 e 11
Universidade Federal de Minas Gerais
Departamento de Engenharia Sanitária e Ambiental
Prof. Cláudio Leite de Souza
Material dos slides: Carlos A. L. Chernicharo
SUBPRODUTOS GERADOS NO TRATAMENTO DE ESGOTOS
• material gradeado
• Areia
• Escuma
• Lodo primário
• Lodo secundário
• Lodo químico (caso há etapa físico-química)
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS E PONTOS DE 
GERAÇÃO DE LODO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS E PONTOS DE 
GERAÇÃO DE LODO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS E PONTOS DE 
GERAÇÃO DE LODO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS E PONTOS DE 
GERAÇÃO DE LODO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS E PONTOS DE 
GERAÇÃO DE LODO
SISTEMAS DE TRATAMENTO DE ESGOTOS E PONTOS DE 
GERAÇÃO DE LODO
FREQUÊNCIA DE RETIRADA DE LODO
Sistema Intervalo de remoção do lodo da fase líquida
Lodo
primário
Lodo
secundário
Lodo
químico
Tratamento primário (convencional) Horas
Tratamento primário (tanques sépticos) Meses
Tratamento primário com coagulação Horas
Lagoa facultativa Anos
Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa Anos
Lagoa aerada facultativa Anos
Lagoa aerada mistura completa - lagoa sedimentação Anos
Lagoa facultativa + lagoa de maturação Anos
Lagoa facultativa + lagoa de alta taxa Anos
Lagoa facultativa + remoção físico-química de algas Anos (a) Horas
Infiltração lenta (b)
Infiltração rápida (b)
Escoamento superficial (b)
Terras úmidas construídas (b)
Tanque séptico + filtro anaeróbio Meses Meses
Tanque séptico + infiltração Meses (b)
Reator UASB Semanas
UASB + lodos ativados Semanas (c)
UASB + biofiltro aerado submerso Semanas (c)
UASB + filtro anaeróbio Semanas
UASB + filtro biológico de alta carga Semanas (c)
UASB + flotação Semanas Horas
UASB + lagoas de polimento Semanas (d)
UASB + escoamento superficial Semanas (b)
Lodos ativados convencional Horas ~ Contínuo
Aeração prolongada ~ Contínuo
Reator por batelada (aeração prolongada) Horas
Lodos ativados convencional c/ remoção biológica de N/P Horas ~ Contínuo
Lodos ativados c/ remoção biológica e química de N/P ~ Contínuo Horas
Filtro biológico de baixa carga Horas Horas
Filtro biológico de alta carga Horas Horas
Biofiltro aerado submerso Horas Horas
Biodisco Horas Horas
QUANTIDADE DE LODO GERADO
Sistema Características do lodo produzido e descartado da
fase líquida (dirigido à etapa de tratamento do lodo)
kgSS /
kgDQO
aplicada
Teor de
sólidos secos
(%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.d)
(a)
Volume de
lodo (L/
hab.d)
(b)
Tratamento primário (convencional) 0,35 – 0,45 2–6 35-45 0,6 – 2,2
Tratamento primário (tanques sépticos) 0,20 – 0,30 3-6 20 - 30 0,3 – 1,0
Lagoa facultativa 0,12 – 0,32 5–15 12 - 32 0,1 – 0,25
Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa
(a) Lagoa anaeróbia 0,20 – 0,45 15-20 20 - 45 0,1 – 0,3
(b) Lagoa facultativa 0,06 – 0,10 7-12 6 - 10 0,05 – 0,15
• Total 0,26 – 0,55 - 26 - 55 0,15 – 0,45
Lagoa aerada facultativa 0,08 – 0,13 6-10 8 - 13 0,08 – 0,22
Lagoa aerada mistura completa - lagoa sediment. 0,11 – 0,13 5–8 11 - 13 0,15 – 0,25
Tanque séptico + filtro anaeróbio
• Tanque séptico 0,20 – 0,30 3 - 6 20 - 30 0,3 – 1,0
• Filtro anaeróbio 0,07 – 0,09 0,5 – 4,0 7 – 9 0,2 – 1,8
• Total 0,27 – 0,39 1,4 – 5,4 27 - 39 0,5 – 2,8
Lodos ativados convencional
• Lodo primário 0,35 – 0,45 2–6 35 - 45 0,6 – 2,2
• Lodo secundário 0,25 – 0,35 0,6–1 25 - 35 2,5 – 6,0
• Total 0,60 - 0,80 1-2 60 - 80 3,1 – 8,2
Lodos ativados – aeração prolongada 0,50 – 0,55 0,8–1,2 40 - 45 3,3 – 5,6
Filtro biológico de alta carga
• Lodo primário 0,35 – 0,45 2-6 35-45 0,6 – 2,2
• Lodo secundário 0,20 – 0,30 1–2,5 20-30 0,8 – 3,0
• Total 0,55-0,75 1,5-4,0 55-75 1,4 – 5,2
Biofiltro aerado submerso
• Lodo primário 0,35 – 0,45 2–6 35 - 45 0,6 – 2,2
• Lodo secundário 0,25 – 0,35 0,6–1 25 - 35 2,5 – 6,0
• Total 0,60 - 0,80 1-2 60 - 80 3,1 – 8,2
Reator UASB 0,12 – 0,18 3–6 12–18 0,2 – 0,6
UASB + pós-tratamento aeróbio (c)
• Lodo anaeróbio (UASB) 0,12 – 0,18 3–4 12–18 0,3 – 0,6
• Lodo aeróbio (lodos ativados) (d) 0,08 – 0,14 3–4 8-14 0,2– 0,5
• Total 0,20 – 0,32 3–4 20-32 0,5 – 1,1
FLUXOGRAMAS DO TRATAMENTO DO LODO
• Adensamento: remoção de umidade (redução de volume)
• Estabilização: remoção de matéria orgânica (redução de SV)
• Condicionamento: preparação para a desidratação (principalmente 
mecânica)
• Desaguamento: remoção de umidade (redução de volume)
• Higienização: remoção de patógenos (redução de volume)
• Disposição final: destinação final dos subprodutos
FLUXOGRAMAS DO TRATAMENTO DO LODO
LODO PRIMÁRIO LODO BIOLÓGICO
SISTEMAS DE TRATAMENTO Processamento usual do lodo Processamento usual do lodo
Adensamento Digestão Desidratação Disposição final Adensamento Digestão Desidratação Disposição
final
Tratamento primário (convencional) X X X X
Tratamento primário (tanques sépticos) X X
Lagoa facultativa X (a) X
Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa X (a) X
Lagoa aerada facultativa X (a) X
Lagoa aerada mistura completa. - lagoa decantação X (a) X (a) X
Lagoa facultativa + lagoa de maturação X (a) X
Lagoa facultativa + lagoa de alta taxa X (a) X
Lagoa facultativa + remoção físico-química de algas X (a) X (a) X
Infiltração lenta
Infiltração rápida X(c)
Escoamento superficial
Terras úmidas construídas
Lodos ativados convencional X X X X X X X X
Lodos ativados (aeração prolongada) X X X
Reator por batelada (aeração prolongada) X X
Lodos ativados convencional c/ remoção biológica de N/P X X X X X X X
Lodos ativados c/ remoção biológica e química de N/P X X X X X X X
Filtro biológico (baixa carga) X X X X X X X
Filtro biológico (alta carga) X X X X X X X X
Biofiltro aerado submerso X X X X X X X X
Biodisco X X X X X X
Tanque séptico – filtro anaeróbio X X X X
Tanque séptico – infiltração subsuperficial X X
UASB X X
UASB – lagoa de polimento X X
UASB – escoamento superficial X X
UASB – lodos ativados X (b) X (b)
UASB – biofiltros aerados submersos X (b) X (b)
UASB + filtro anaeróbio X X
UASB + filtro biológico de alta carga X (b) X (b)
UASB + flotação X X
FLUXOGRAMAS DO TRATAMENTO DO LODO
CARACTERÍSTICAS DO LODO AO LONGO DE SEU TRATAMENTO
Sistema Lodo removido da fase
líquida
Lodo adensado Lodo digerido Lodo desidratado
Massa de
lodo
(gSS/hab.d
)
Teor de
sólidos
secos (%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.d)
Processo Teor de
sólidos
secos (%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.d
)
Processo Teor de
sólidos
secos (%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.
d)
Processo Teor de
sólidos
secos (%)
Volume de
lodo (L/
hab.d)
(b)
Tratamento primário (convencional) 35-45 2–6 35-45 Gravidade 4-8 25-28 Anaeróbia 4-8 25-28
25-28
25-28
25-28
Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
35-45
30-40
25-35
25-40
0,05-0,08
0,06-0,09
0,07-0,11
0,06-0,11
Tratam. primário (tanques sépticos) 20 - 30 3-6 - - - - - - 20 - 30 Leito secag. 30 - 40 0,05 –0,10
Lagoa facultativa 20-25 10-20 - - - - - - 20-25 Leito secag. 30-40 0,05-0,08
Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa
• Lagoa anaeróbia 20-45 15-20 - - - - - - 20-45 Leito secag. 30-40 0,05-0,14
• Lagoa facultativa 6-10 7-12 - - - - - - 6-10 Leito secag. 30-40 0,015-0,03
• Total 26-55 - - - - - - - 26-55 Leito secag. 30-40 0,06-0,17
Lagoa aerada facultativa 8-13 6-10 - - - - - - 8-13 Leito secag. 30-40 0,02-0,04
Lagoa aer. mist. compl. – lagoa sedim. 11-13 5–8 - - - - - - 11-13 Leito secag. 30-40 0,025-0,04
Tanque séptico + filtro anaeróbio
• Tanque séptico 20 - 30 3-6 - - - - - - 20 - 30 Leito secag. 30 - 40 0,05 – 0,10
• Filtro anaeróbio 7 - 9 0,5 – 4,0 - - - - - - 7 - 9 Leito secag. 30 - 40 0,02 – 0,03
• Total 27 - 39 1,4-5,4 - - - - - - 27 - 39 Leito secag. 30 - 40 0,07 – 0,13
Lodos ativados convencional
• Lodo primário 35-45 2–6 35-45 Gravidade 4-8 25-28 Anaeróbia 4-8 - - - -
• Lodo secundário 25-35 0,6–1 25-35 Gravidade
Flotação
Centrífuga
2-3
2-5
3-7
16-22 Aeróbia 1,5-4 - - - -
• Lodo misto 60-80 1-2 60-80 Gravidade
Centrífuga
3-7
4-8
38-50 Anaeróbia 3-6 38-50 Leito secag.
Filtro prensa
CentrífugaFilt. correia
30-40
 25-35
20-30
20-25
0,10-0,17
0,11-0,20
0,13-0,25
0,15-0,25
Lodos ativados – aeração prolongada 40-45 0,8–1,2 40-45 Gravidade
Flotação
Centrífuga
2-3
3-6
3-6
- - - 40-45 Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
25-35
20-30
15-20
15-20
0,11-0,17
0,13-0,21
0,19-0,29
0,19-0,29
Filtro biológico de alta carga
• Lodo primário 35-45 2-6 35-45 Gravidade 4-8 - - - - - - -
• Lodo secundário 20-30 1–2,5 20-30 Gravidade 1-3 - - - - - - -
• Lodo misto 55-75 1,5-4 55-75 Gravidade 3-7 38-47 Anaeróbia 3-6 38-47 Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
30-40
 25-35
20-30
20-25
0,09-0,15
0,10-0,18
0,12-0,22
0,14-0,22
Biofiltro aerado submerso
• Lodo primário 35-45 2–6 35-45 Gravidade 4-8 25-28 Anaeróbia 4-8 - - - -
• Lodo secundário 25-35 0,6–1 25-35 Gravidade
Flotação
Centrífuga
2-3
2-5
3-7
16-22 Aeróbia 1,5-4 - - - -
• Lodo misto 60-80 1-2 60-80 Gravidade
Centrífuga
3-7
4-8
38-50 Anaeróbia 3-6 38-50 Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
30-40
 25-35
20-30
20-25
0,10-0,17
0,11-0,20
0,13-0,25
0,15-0,25
CARACTERÍSTICAS DO LODO AO LONGO DE SEU 
TRATAMENTO
Sistema Lodo removido da fase
líquida
Lodo adensado Lodo digerido Lodo desidratado
Massa de
lodo
(gSS/hab.d
)
Teor de
sólidos
secos (%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.d)
Processo Teor de
sólidos
secos (%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.d
)
Processo Teor de
sólidos
secos (%)
Massa de
lodo
(gSS/hab.
d)
Processo Teor de
sólidos
secos (%)
Volume de
lodo (L/
hab.d)
(b)
Reator UASB 12–18 3–6 - - - - - - 12-18 Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
30-45
 25-40
20-30
20-30
0,03-0,06
0,03-0,07
0,04-0,09
0,04-0,09
UASB + lodos ativados
(a) Lodo anaeróbio (UASB) 12–18 3-4 - - - - - - - - - -
(b) Lodo aeróbio (lodos ativados) (*) 8-14 3-4 - - - - - - - - - -
(c) Lodo misto(*) 20-32 3–4 - - - - - - 20-32 Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
30-45
 25-40
20-30
20-30
0,04-0,11
0,05-0,13
0,07-0,16
0,07-0,16
UASB + reator aeróbio com biofilme
(d) Lodo anaeróbio (UASB) 12–18 3–4 - - - - - - - - - -
(e) Lodo aeróbio (reator aeróbio) (*) 6 - 12 3-4 - - - - - - - - - -
(f) Lodo misto (*) 18 - 30 3–4 - - - - - - 18-30 Leito secag.
Filtro prensa
Centrífuga
Filt. correia
30-45
 25-40
20-30
20-30
0,04-0,10
0,045-0,12
0,06-0,15
0,06-0,15
PRODUÇÃO VOLUMÉTRICA DE LODO (A SER TRATADO)
Volume per capita de lodo produzido (a ser tratado)
(L/ hab.d)
Sistema Valor
(L/hab.d)
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Tratamento primário (convencional) 0,6 – 2,2
Tratam. primário (tanques sépticos) 0,3 – 1,0
Lagoa facultativa 0,1 – 0,25
Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa 0,15 – 0,45
Lagoa aerada facultativa 0,08 – 0,22
Lagoa aer. mist. compl. – lagoa sedim. 0,15 – 0,25
Tanque séptico + filtro anaeróbio 0,5 – 2,8
Lodos ativados convencional 3,1 – 8,2
Lodos ativados – aeração prolongada 3,3 – 5,6
Filtro biológico de alta carga 1,4 – 5,2
Biofiltro aerado submerso 3,1 – 8,2
Reator UASB 0,2 – 0,6
UASB + lodos ativados (*) 0,5 – 1,1
UASB + reator aeróbio com biofilme (*) 0,5 – 0,11
PRODUÇÃO VOLUMÉTRICA DE LODO (A SER DISPOSTO)
Volume per capita de lodo desidratado
(a ser disposto)
(L/ hab.d)
Sistema Valor
(L/hab.d)
0 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30
Tratamento primário (convencional) 0,05-0,11
Tratam. primário (tanques sépticos) 0,05 – 0,10
Lagoa facultativa 0,05-0,08
Lagoa anaeróbia - lagoa facultativa 0,06-0,17
Lagoa aerada facultativa 0,02-0,04
Lagoa aer. mist. compl. – lagoa sedim. 0,025-0,04
Tanque séptico + filtro anaeróbio 0,07 – 0,13
Lodos ativados convencional 0,10-0,25
Lodos ativados – aeração prolongada 0,11-0,29
Filtro biológico de alta carga 0,09-0,22
Biofiltro aerado submerso 0,10-0,25
Reator UASB 0,03-0,09
UASB + lodos ativados (*) 0,04-0,16
UASB + reator aeróbio com biofilme (*) 0,04-0,15
RELAÇÕES FUNDAMENTAIS
Relação entre teor de sólidos e umidade
Umidade (%) = 100 – Sólidos secos (%)
TOTAIS
EM SUSPENSÃO
(SS)
DISSOLVIDOS
FIXOS
FIXOS
FIXOS
VOLÁTEIS
(SSV)
VOLÁTEIS
VOLÁTEIS
DISTRIBUIÇÃO DOS SÓLIDOS NO LODO
RELAÇÕES FUNDAMENTAIS
Destruição de sólidos voláteis
STafluente (kg/d) = SVafluente (kg/d) + SFafluente (kg/d)
STefluente = (1 – E) x SVafluente + SFafluente
Densidade do lodo
Tipo de lodo Densidade Massa específica (kg/m
3
)
Lodo primário 1,02 - 1,03 1020 - 1030
Lodo secundário anaeróbio 1,02 - 1,03 1020 - 1030
Lodo secundário aeróbio 1,005 - 1,025 1005 - 1025
Lodo adensado 1,02 - 1,03 1020 - 1030
Lodo digerido 1,03 1030
Lodo desidratado 1,05 - 1,08 1050 - 1080
RELAÇÕES FUNDAMENTAIS
Expressão da concentração de sólidos secos
(kg/L) específica Massa x (mg/kg)1x10
100 x (mg/L) ãoConcentraç
(%) ãoConcentraç
6
=
10.000
(mg/l) ãoConcentraç
(%) ãoConcentraç 
RELAÇÕES FUNDAMENTAIS
Relação entre vazão, concentração e carga
lodo) lodo/m (kg lodo específica Massa x 
100
(%) Sól.secos
(kgSS/d) SS Carga
/d)(m lodo Vazão
3
3 =
10 x (%) Sól.secos 
(kgSS/d) SS Carga
/d)(m lodo Vazão 3 =
(g/kg) 1000
)(g/m ãoConcentraç x /d)(m Vazão
(kgSS/d) Carga
33
=
(%) SS Conc.
(%) SS Conc.
 lodo Vazão
lodo Vazão
1
2
2
 1 =
RELAÇÕES FUNDAMENTAIS
Captura de sólidos
Carga SS efluente (kgSS/d) = Captura de sólidos x Carga SS afluente (kgSS/d)
Carga SS no drenado (kgSS/d) = (1 - Captura de sólidos ) x Carga SS afluente (kgSS/d)
Adensamento Digestão DesidrataçãoTipo de lodo
Processo Captura
(%)
Processo Captura
(%)
Processo Captura
(%)
Gravidade 85 - 92 Digest. secund. 95 Leito secagem 90 – 98
Filtro prensa 90 – 98
Centrífuga 90 – 95
Lodo primário
Filtro correias 90 – 95
Gravidade 75 - 85 Digest. secund. 90 - 95 Leito 90 - 98
Flotação 80 – 95 Filtro prensa 90 - 98
Centrífuga 80 – 95 Centrífuga 90 – 95
Lodo secundário
Filtro correias 90 – 95
Gravidade 80 – 90 Digest. secund. 90 - 95 Leito 90 - 98
Centrífuga 85 - 95 Filtro prensa 90 - 98
Centrífuga 90 – 95
Lodo misto
Filtro correias 90 – 95
 redução do custo de transporte para o local de disposição 
final; 
 melhoria nas condições de manejo do lodo; 
 aumento do poder calorífico do lodo, com vistas à 
preparação para incineração;
 redução do volume para disposição em aterro sanitário ou
reuso na agricultura;
 diminuição da produção de lixiviados quando da sua
disposição em aterros sanitários.
REMOÇÃO DA UMIDADE DO LODO
 Leitos de secagem;
 Lagoas de lodos
 Centrífugas;
 Filtros a vácuo;
 Prensas desaguadoras;
 Filtros prensa.
DESAGUAMENTO DO LODO (PRINCIPAIS PROCESSOS)
DESAGUAMENTO DO LODO
Leito de Secagem
Leito de Secagem
DESAGUAMENTO DO LODO
Centrífuga
DESAGUAMENTO DO LODO
USO AGRÍCOLA DO LODO
 Caracterização do material quanto aos seus constituintes 
(metais pesados, patógenos);
 Necessidade de tratamento (higienização);
 Compatibilizar tratamento com o uso agrícola específico 
(produção de flores);
 Avaliar os riscos que esse uso representa para a sociedade e 
para o meio ambiente.
Estufas sobre leitos de secagem para 
secagem térmica.
Misturador utilizado para homogeneização do 
lodo de esgoto com cal virgem.
HIGIENIZAÇÃO DO LODO
Queima do biogás para 
secagem do lodo (fase inicial).
Queima do biogás para 
secagem do lodo (lodo já 
seco).
SECAGEM E HIGIENIZAÇÃO TÉRMICA DO LODO
Espalhamento mecanizado
APLICAÇÃO DE LODO EM ÁREA AGRÍCOLA
Espalhamento manual
PLANTAÇÕES DE MILHO: FERTILIZAÇÃO COM LODO 
AGRÍCOLA
Retirada de Lodo de Lagoas de 
Estabilização
➢ Definição criteriosa da forma de tratamento e de 
destinação final do lodo
Avanços na concepção das novas ETEs
Projeto integrado das fases líquida, sólida e gasosa:
• Desidratação mecanizada x desidratação natural
• Estabelecimento de protocolo para 
gerenciamento do lodo
• Destinação final do lodo: agricultura, 
recuperação áreas degradadas, aproveitamento 
energético, aterro
➢ Previsão de dispositivo para remoção de escuma 
do interior dos separadores trifásicos
Avanços na concepção e no projeto de
novas ETEs
• Estabelecimento de protocolopara gerenciamento 
da escuma
• Destinação final da escuma: aproveitamento 
energético, aterro
Escuma no interior do separador trifásico
Antes do descarte Após o descarte
Procedimento para remoção de escuma
Testes Preliminares
(uma única válvula na 
linha de escuma)
Testes definitivos
(uma válvula para cada 
separador trifásico)
Escuma fluida levada ao leito de secagem
SISTEMA INTEGRADO PARA TRATAMENTO DE 
ESGOTOS E HIGIENIZAÇÃO TÉRMICA DE LODO
Formas usuais de disposição final: aterros sanitários e aplicação 
agrícola
Sistemas anaeróbios: subproduto lodo excedente
Normas ambientais mais rigorosas restringem cada vez mais a 
destinação final do lodo para estas formas de disposição
Embora mais exigentes, as agências ambientais têm incentivado 
o emprego agrícola do lodo, devendo para isso apresentar 
caraterísticas adequadas a esta finalidade 
Uma das exigências é a higienização do lodo
Tratamento do lodo: 20 a 60% do custo operacional de uma ETE
Unidade térmica de higienização do lodo
Aproveitamento do biogás: Higienização térmica do lodo
443
193
73 63
0 0
373
525
0
100
200
300
400
500
600
0 13 27 47
Tempo de aquecimento (min.)
N
o
 d
e 
o
v
o
s 
(o
v
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s/
g
M
S
)
0
10
20
30
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60
70
80
te
m
p
er
at
u
ra
 (
o
C
)
No total ovos No ovos viáveis temperatura
FaseFase 22
443
193
73 63
0 0
373
525
0
100
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Tempo de aquecimento (min.)
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No total ovos No ovos viáveis temperatura