Tratamento de Águas Residuais - Um tratamento por lodos ativados

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PEDRO HENRIQUE PEREIRA
NAYADE MARTINS
RENATO MONTEIRO MILANI
YURI PENA
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS
 
 
 
 
 
 
 
 
 					Poços de Caldas/MG 
2016 
PEDRO HENRIQUE PEREIRA
NAYADE MARTINS
RENATO MONTEIRO MILANI
YURI PENA
 
 
 
 
 
TRATAMENTO DE ÁGUAS RESIDUAIS
 
 
 
Relatório apresentado como parte dos requisitos da unidade curricular ICT 503 Engenharia Biotecnológica do curso Engenharia Química da Universidade Federal de Alfenas. 
 
Orientadora: Prof. Dra. Giselle Sancinetti. 
 
 
 
 
 
 
Poços de Caldas/MG 
2016
RESUMO 
O trabalho consiste em uma revisão bibliográfica a respeito do tratamento de águas residuais. Devido a necessidade e importância do mesmo, apresenta-se os tipos de tratamentos de águas residuais, tratando-se mais profundamente a respeito do processo por lodo ativo. Sobre o mesmo, apresenta-se os preparos do inóculo e do meio – processo que deve-se atentar quando ao percentual de biomassa, pH, oxigênio dissolvido, DBO, quantidade de nitrogênio e fósforo; a utilização dos biorreatores e a recuperação e tratamento do lodo e escuma – materiais flutuantes. Feito isso se tratou a respeito do procedimento de recuperação e tratamento do processo lodo. Outro ponto importante neste processo, se dá nas destinações para o lodo ativado após seu tratamento. Com este estudo, permitiu-se verificar a importância do tratamento de água e esgoto, tanto para vida humana quanto para o ambiente, analisando alguns dos processos biotecnológicos envolvidos. 
 
Palavras chave: água residual, lodo ativo, processo aeróbio, tratamento de esgoto, tratamento de água.
 
INTRODUÇÃO 
 
Com o crescente aumento das preocupações ambientais, a utilização dos recursos hídricos se tornou um tema de grande interesse. O tratamento, distribuição e utilização das águas tem sido tônica de grandes discussões no cenário atual. O relatório apresenta o processo de tratamento de águas residuais, que vem a cada dia se aprimorando e se desenvolvendo nos campos de engenharia química e engenharia biotecnológica a fim de retornar à população, águas tratadas e com menor risco de contaminação. Devido a grande importância desse tema na sociedade brasileira, é necessário destacar o que é esse processo, e como o mesmo pode ser executado.
Tratamento de água é um conjunto de procedimentos físicos e químicos que são aplicados na água para que esta fique em condições adequadas para o consumo, ou seja, para que a água se torne potável. O processo de tratamento de água a livra de qualquer tipo de contaminação, evitando a transmissão de doenças. [1]
A primeira rede de distribuição de água e captação de esgoto de forma eficiente foi construída há aproximadamente 4.000 anos na Índia. Grandes tubos feitos de argila levavam as águas residuais e os detritos para canais cobertos que corriam pelas ruas e desembocavam nos campos, adubando e regando as colheitas. Na Inglaterra, pós revolução industrial, surgiram as primeiras tentativas de medir e caracterizar a poluição, os primeiros regulamentos de proteção aos cursos d’água e os primeiros processos de tratamento de águas residuais.
A primeira Estação de Tratamento de Água (ETA) foi construída em Londres em 1829 e tinha a função de coar a água do rio Tâmisa em filtros de areia. A ideia de tratar o esgoto antes de lançá-lo ao meio ambiente, porém, só foi testada pela primeira vez em 1874 na cidade de Windsor, Inglaterra. [2]
O primeiro indício de saneamento no Brasil ocorreu em 1561, quando Estácio de Sá mandou escavar no Rio de Janeiro o primeiro poço para abastecer a cidade. Hoje após a aprovação do marco regulatório, tem sido crescente a participação de empresas privadas no setor de saneamento, chegando em 2014 com pouco mais de 10% do setor e a expectativa é de que a iniciativa privada atinja 30% do setor até o final de 2017, quando o marco regulatório completará 10 anos. [3]
 
REVISÃO DE LITERATURA 
 
Águas residuais – Aspectos gerais
 As águas residuais são todas as águas que são rejeitadas como resultado de uma utilização diária para diversos fins, existindo vários tipos e sendo a sua distinção feita dependendo da origem. Portanto existem águas residuais domésticas, industriais e pluviais. 
As águas residuais domésticas caracterizam-se por conterem quantidades significativas de matéria orgânica facilmente biodegradável. Por outro lado as águas residuais industriais podem possuir uma grande variedade de compostos dependendo do tipo de processamento industrial e as águas residuais pluviais resultam do escoamento superficial originado pela precipitação e normalmente contêm uma carga poluente inferior às duas anteriores, principalmente a nível de matéria orgânica. [4]
A importância da drenagem e tratamento da água residual está relacionada com os impactos que uma água residual não tratada pode provocar na saúde pública e no meio ambiente. O cheiro desagradável proveniente da decomposição de matéria orgânica e a existência de microrganismos patogênicos podem originar problemas de saúde pública. A matéria orgânica presente na água residual que conduz à carência de oxigênio do meio receptor e ainda aos nutrientes existentes na água residual podem conter compostos tóxicos, mutagênicos ou carcinogênicos. [5]
Na Figura 1 podemos observar um esquema simplificado que representa a disposição da rede de drenagem e da estação de tratamento.
 
Figura 1. Rede de drenagem e estação de tratamento
2.2 Tratamento das águas residuais
 
Ao chegar na Estação de Tratamento de Águas Residuais (ETAR) ou na Estação de Tratamento de Esgoto (ETE), os efluentes a serem tratados passam por diversos processos físicos, químicos e/ou biológicos até estarem em condições de serem redistribuídos ou lançados em rios. 
Atualmente existem diversos processos biológicos de tratamento de efluentes que podem ser utilizados, entre eles temos: 
Processos aeróbios, que são representados por lodos ativados e suas variantes, tais como, aeração prolongada, lodos ativados convencionais, lagoas aeradas facultativas e aeradas aeróbias;
Processos facultativos, que são realizados pela utilização de biofilmes (filtros biológicos, biodiscos e biocontactores) e por algumas lagoas (fotossintéticas e aeradas facultativas). Os biocontactores apresentam também processos biológicos aeróbios;
Os processos anaeróbios ocorrem em lagoas anaeróbias e biodigestores.
[6]
2.2.1 – Lodos ativados
Dentre todos os métodos de tratamento de efluentes um dos que mais se destaca devido sua grande utilização e efetividade é o método de tratamento de águas residuais por lodos ativados.
O sistema de tratamento denominado lodos ativados é um sistema de tratamento de efluentes líquidos que apresenta elevada eficiência de remoção de matéria orgânica presente em esgotos de natureza doméstica/sanitária e efluentes industriais. O processo de tratamento é exclusivamente de natureza biológica, onde a matéria orgânica é depurada, por meio de colônias de microrganismos heterogêneos específicos, na presença de oxigênio (processo exclusivamente aeróbio). Essas colônias de microrganismos formam uma massa denominada de lodo (lodo ativo, ativado ou biológico).
O sistema de tratamento de esgotos denominado lodos ativados é mundialmente utilizado tanto para o tratamento de esgotos de origem doméstica/sanitária (fezes, urina e águas de lavagem em geral) quanto de origem industrial. É um sistema que necessita de um alto grau de mecanização quando comparado a outros sistemas de tratamento, implicando em uma operação mais sofisticada e, consequentemente, exige maior consumo de energia elétrica. [7]
O processo de tratamento por lodos ativados convencional se dá através de um processo relativamente simples.
Fase Líquida
a.1) Pré-tratamento
O esgoto bruto atravessa grades de diversos tamanhos, que retêm os materiais presentes, como latas, papelão, estopas e trapos. Na sequência, uma caixa faz a remoção da areia contidano esgoto. Além disso uma bomba de recalque de esgoto promove a movimentação do material para dar prosseguimento ao processo.
a.2) Tratamento primário 
O esgoto líquido passa por um processo de decantação, em que são separados sedimentos, gorduras e óleos. O líquido resultante do decantador primário passa pelo tanque de aeração. Combinando-se a agitação do esgoto com a injeção de ar, desenvolve-se uma massa de microrganismos chamada "lodos ativados". Os microrganismos alimentam-se da matéria orgânica e se proliferam. Em um novo processo de decantação (secundário), é retirado o lodo ativado e o líquido é devolvido ao meio ambiente livre da sujeira.
Fase Sólida
b.1) Tratamento do lodo
Essa etapa é desenvolvida nos digestores primários e secundários, que são grandes tanques fechados, onde a ausência de oxigênio transforma o lodo em matéria mineralizada, com baixa carga orgânica e poucas bactérias. Nos digestores ocorre a produção de gás. O lodo é encaminhado para aterros sanitários ou para utilização como fertilizante na agricultura. Dentre os produtos de limpeza que mais dificultam o tratamento estão os detergentes sintéticos não biodegradáveis, fabricados a partir do benzeno e do ácido sulfúrico. As bactérias não conseguem atacá-los e quebrá-los em porções menores e, assim, eles permanecem, formando as espumas brancas que podem ser observadas nos rios. [8]
Figura 2. Esquema de tratamento de águas residuais por lodos ativados
	2.3 – Preparo do inóculo
Os microrganismos que participam na formação dos flocos no processo de lodos ativados são: bactérias, fungos, protozoários e micrometazoários. 
Dos quatro grupos de organismos comumente encontrados em sistemas biológicos aerados, as bactérias são os principais agentes de remoção da poluição dissolvida nos efluentes líquidos. Tratam-se de organismos unicelulares microscópicos com tamanho de 0,5-6,0 mm. 
Bactérias podem ser visualizadas ao microscópio em forma de bastonetes, cocos, espirais, vírgulas ou até formas apresentando apêndices. Elas são os verdadeiros trabalhadores no processo de lodos ativados, somando aproximadamente 95% dos sólidos numa ETE de lodos ativados. 
Bactérias adsorvem os sólidos suspensos e dissolvidos do efluente e produzem enzimas que degradam estas substâncias em fragmentos que possam ser assimilados pelas células. Estes fragmentos finalmente são absorvidos pelas células e servem como nutrientes para promover o crescimento das bactérias.
É importante diferenciar basicamente 3 tipos de bactérias: bactérias em suspensão (bactérias livres), bactérias formadoras de flocos e bactérias filamentosas.
As bactérias livres são responsáveis pela maioria dos casos em que o efluente apresenta elevados teores de turbidez. Eles se multiplicam na fase líquida do sistema biológico sem associar-se ao aglomerado das bactérias formando o floco biológico. Embora ocorram normalmente no início da sucessão da microbiota dos lodos ativados, as bactérias livres podem prejudicar o processo de depuração dos efluentes pela elevada demanda de oxigênio que provocam.
As bactérias formadoras de flocos têm a tendência de agregar-se em grupos, formando desta maneira o floco biológico pesado e bem formado, o qual sedimenta com rapidez e pode ser removido do sistema (decantador secundário). Tratam- se de bactérias de diferentes espécies. Entre elas temos as Pseudômonas, Achromobacter, Flavobacterium, Alcaligenes, Arthrobacter, Citromonas e a mais conhecida Zoogloea. Algumas destas bactérias formam um muco (polímero de polissacarídeos), cuja característica “gosmenta” mantém as bactérias juntas e facilita a adsorção das partículas em suspensão.
Segundo VON SPERLING (1997) as bactérias filamentosas são frequentemente responsáveis pela má formação do floco biológico. É importante ressaltar, entretanto, que a presença destes filamentos é essencial para a formação de um floco estruturalmente firme e estável. [9]
Contrariamente ao que poderia se pensar, a maioria das bactérias atuando sobre impurezas de esgoto e efluentes são provenientes do solo, e não das fezes. De acordo com Figueiredo (1996, p.46) elas entram no sistema de tratamento através de água superficial, por exemplo, através de enchentes, ventanias, infiltrações e atividades domésticas. Elas são muito melhor adaptadas nas condições ambientais (temperatura, baixo teor de nutrientes) comparado às bactérias fecais. A maioria das bactérias dos processos de tratamento de efluentes são heterotróficas, isto é: elas ganham toda a sua energia e os materiais de construção de nova massa celular a partir dos nutrientes orgânicos (alimentos) contidos no esgoto/efluente. [10]
A falta de oxigênio num sistema biológico aerado rapidamente leva ao desenvolvimento de bactérias facultativas ou até mesmo anaeróbicas, comprometendo o processo de tratamento pelo desenvolvimento de metabólitos indesejáveis e muitas vezes tóxicos. Ambos os grupos de bactérias são usados nos processos de tratamento anaeróbico de efluentes, como por exemplo, nos reatores anaeróbicos de estabilização de lodos.
Estima-se que nada menos de 95% da biomassa do floco biológico é composto de bactérias. Entretanto, apenas 1 a 5% destas bactérias são metabolicamente ativas (vivas). O processo de remoção da poluição orgânica, segundo Fernandes (2001, p.131) o ato da bactéria “comer” as impurezas no efluente passa por várias fases. A primeira consiste no contato direto do nutriente com o microrganismo. Neste processo, chamado de adsorção, bactérias “famintas” (sem alimentos) fixam os nutrientes rapidamente quando entram em contato com um efluente fresco.
Caso o alimento seja muito complexo, grande demais para ser absorvido pela célula microscópica, ocorre uma digestão extracelular: as bactérias excretam enzimas para fora da própria célula as quais atacam as biomoléculas (celulases, proteases, lipases, amilases, etc.).
Na última fase, os nutrientes fragmentados são então absorvidos pelas células e dentro da célula bacteriana são metabolizados, gerando energia para o organismo, a qual pode abastecer as suas funções de crescimento e reprodução.
A maioria dos organismos dos lodos ativados precisam de nutrientes orgânicos para o seu crescimento, eles são heterotróficos. Obviamente, a dieta destes organismos precisa ser equilibrada para sustentar um crescimento contínuo.
Figura 3. Floco de lodo ativado
Fonte: VON SPERLING (1997).
2.4 Preparo do meio 
 
As principais unidades de pré-tratamento são os separadores de grade primária, caixa retentora de areia e decantadores primários e separadores de grade secundária. Os decantadores primários são utilizados quando o teor de sólidos no efluente bruto é muito grande. Já a caixa retentora de areia é imprescindível, sua função é remover material refratário do efluente, de modo a evitar o assoreamento das unidades subsequentes. Outras necessidades do pré-tratamento são o ajuste prévio do pH e temperatura.
O valor do pH deverá estar entre 6,0 – 8,0. Para valores entre 3,0 – 5,0, haverá formação de fungos e má sedimentação de lodo. Já no caso de valores entre 8,0 – 10,0, a transparência da água será comprometida, com lodo de aparência amarelo-marrom. A temperatura adequada para o tratamento varia entre 20º e 30ºC. Oxigênio Dissolvido (OD): Controlar entre 1 e 4 ppm. Para que o tratamento de efluentes seja eficiente, como regra geral a relação mássica entre os nutrientes deve obedecer a relação: DBO(C): N : P : = 100: 5 : 1 Ou seja, para cada 100g de matéria orgânica (DBO) presente no efluente, são necessários 5g de nitrogênio (N) e 1g de fósforo (P). A falta de nutrientes N / P ocasionará a formação de flocos dispersos e crescimento de bactérias filamentosas, o que prejudicará a eficiência do tratamento do efluente. Assim, a adição de nutrientes (produtos a base P e/ou N) pode ser necessário para garantir a performance do processo de tratamento biológico. [11]
O tanque de aeração opera com uma mistura de esgoto doméstico, efluente industrial e lodoativado, denominada de licor misto. No licor misto, os flocos de lodo são mantidos em suspensão por meio da agitação promovida por aeradores mecânicos ou difusores, os quais também fornecem o oxigênio necessário à oxidação do material orgânico.
Enquanto no tanque de aeração o lodo ganha peso, devido à assimilação de matéria orgânica, no decantador ocorre o contrário, o lodo perde peso em função da ausência de matéria orgânica e de aeração. A taxa de recirculação de lodo deve se situar na faixa de 0,25 a 1,25.
Então, se a taxa de recirculação for muito alta, o lodo passará pouco tempo no decantador secundário e, assim, não terá perdido peso suficiente e não terá apetite para assimilar matéria orgânica no tanque de aeração. Como consequência direta disso, a taxa de remoção de DBO/DQO cairá e comprometerá a eficiência do processo como um todo.
Se a taxa de recirculação for muito baixa, o lodo permanecerá por um tempo longo demais, com forte perda de peso. Ao chegar no tanque de aeração, boa parte do lodo ficará na superfície e não haverá tratamento adequado da matéria orgânica. Além disso, os flocos sobrenadantes chegarão ao decantador secundário e isso provocará a saída de efluente mal tratado e fora de especificação quanto ao teor de sólidos suspensos presentes no mesmo. [12]
 
2.5 Biorreator 
 
O sistema de lodos ativados convencional é constituído por reator e decantadores primário e secundário. Este sistema possui decantador primário para que a matéria orgânica em suspensão sedimentável seja retirada antes do tanque de aeração gerando assim uma economia no consumo de energia. O tempo de detenção hidráulico é bem baixo, da ordem de 6 a 8 horas e a idade do lodo em torno de 4 a 10 dias. Como o lodo retirado ainda é jovem e possui grande quantidade de matéria orgânica em suas células, há necessidade de uma etapa de estabilização do lodo (SPERLING,1997).
Figura 4. Esquema de uma ETE que utiliza o método de lodo ativado
convencional.
Fonte: COMUSA (Serviço de Água e Esgoto de Novo Hamburgo)
Existe também o sistema de lodos ativados de aeração prolongada (fluxo contínuo). A diferença deste sistema para o sistema convencional é que a biomassa permanece mais tempo no reator (18 a 30 dias), porém continua recebendo a mesma carga de DBO (demanda biológica de oxigênio). Com isso o reator terá que possuir maiores dimensões e consequentemente existirá menor concentração de matéria orgânica por unidade de volume e menor disponibilidade de alimento. Para sobreviver, as bactérias passam a consumir a matéria orgânica existente em suas células em seus metabolismos. Assim, o lodo já sairá estabilizado do tanque de aeração, não havendo necessidade de se ter um biodigestor. Este sistema também não possui decantador primário para evitar a necessidade de uma unidade de estabilização do lodo resultante deste. Como a estabilização do lodo ocorre de forma aeróbia no reator, há um maior consumo de energia elétrica. Porém, este é um sistema de maior eficiência de remoção de DBO dentre os que funcionam com lodos ativados. (SPERLING, 1997)
Além destes dois existe ainda o sistema de lodos ativados de fluxo intermitente (batelada). Neste sistema há apenas uma unidade e todas as etapas de tratamento do esgoto ocorrem dentro do reator. A biomassa permanece no tanque e não havendo necessidade de sistema de recirculação de lodo. Um sistema de lodos ativados de fluxo intermitente possui ciclos bem definidos de operação. São estes: enchimento, reação, sedimentação, esvaziamento e repouso. Em sistemas que recebem esgotos de forma contínua, como por exemplo as estações que recebem esgotos domésticos, há a necessidade de ser ter mais de um tanque de aeração trabalhando em paralelo. Pois um tanque que está no ciclo de decantação não pode estar recebendo esgotos e para isso deve haver um outro tanque que esteja no ciclo de enchimento. Este sistema pode funcionar tanto como um de lodos ativados convencional como um de aeração prolongada. (SPERLING, 1997)
Figura 5. Esquema de uma ETE que utiliza o método de lodo ativado
intermitente.
Fonte: COMUSA (Serviço de Água e Esgoto de Novo Hamburgo)
2.6 Recuperação e tratamento do lodo e escuma
 
Figura 6. ETE da Sabesp
		Fonte: sabesp.com.br
A escuma é formada nos decantadores primários e secundários e consiste basicamente de materiais flutuantes, contendo graxa, óleo vegetal, gordura animal, etc.
O lodo primário é gerado no decantador primário e composto pelos sólidos sedimentáveis do esgoto bruto, o secundário é formado no decantador secundário e constituído pela própria biomassa presente no tratamento biológico. [13]
O lixo é composto por material grosseiro e é retido nas grades ou peneiras. Já a areia é retirada nas caixas de areia ou desarenadores. Tanto o lixo quanto a areia, de uma maneira geral não recebem nenhum tratamento e são enviados diretamente para o aterro sanitário.
Os esgotos sanitários brutos são compostos por cerca de 0,1% de sólidos, no caso ETEs industriais, o teor de sólidos será muito variado e terá relação direta com o produto fabricado, quantidade de lodo está diretamente relacionada com a quantidade de sólidos encontrada no efluente, o tipo de tratamento dado ao lodo também terá uma grande importância na quantidade lodo gerado. O tratamento aeróbio, produz cerca de três a cinco vezes mais lodo que o tratamento anaeróbio. [14]
A disposição do lodo gerado na depuração dos esgotos é um problema que envolve dificuldades técnicas e pode resultar em custos relativamente elevados. A determinação de seu tratamento e destino final depende, dentre outros fatores, de seu volume, que influi diretamente no custo de transporte, valendo salientar que o lodo bruto possui alto teor de umidade (90 a 99%). Dessa forma, o lodo deve ser submetido a algum tipo de desidratação, reduzindo assim o volume a ser transportado e, consequentemente, reduzindo o custo de disposição ou reuso. Além disso, existe uma questão legal que justifica a secagem do lodo, os aterros de resíduos perigosos não podem receber lodos com água livre e ou que apresentam umidade superior a 70%.
Os sistemas de tratamento do lodo podem comportar diversas combinações de operações e processos unitários. A adoção de cada uma das etapas no fluxograma do processamento do lodo depende das características do lodo gerado, isto é, do tratamento aplicado a fase líquida, como também da etapa de tratamento de lodo e da disposição final. [15]
O adensamento ou espessamento é um processo físico de concentração de sólidos que busca a redução da umidade e consequentemente do volume do lodo, o que por sua vez facilita as etapas seguintes.
O condicionamento é um processo preparatório, no qual produtos químicos (coagulantes, polieletrólitos) são adicionados ao lodo, visando aumentar a captura de sólidos nos processos de desidratação. 
A desidratação ou desaguamento visa remover a água e reduzir ainda mais o volume do lodo, aproximando seu comportamento mecânico ao dos sólidos. 
A estabilização visa remover patógenos, facilitar a desidratação e reduzir os maus odores no processo de tratamento do lodo, através da remoção da matéria orgânica biodegradável. 
A desinfecção ou higienização é uma operação necessária caso o destino do lodo seja a agricultura, buscando complementar a digestão aeróbia ou anaeróbia na redução do nível de patógenos a patamares aceitáveis. 
É possível combinar diversas sequências de operações e processos unitários para configurar o fluxograma do processamento de lodo.
	2.6.1 – Digestores
A digestão que ocorre no interior dos digestores é do tipo anaeróbio, portanto, ocorre na ausência de oxigênio. De uma forma simplificada, o processo ocorre em duas etapas. Na primeira etapa, a matéria orgânica complexa é transformada em compostos simples como ácidos orgânicos voláteis, CO2, H2 etc., pela ação de enzimas extracelulares, das bactérias acetogênicas (que transforma os demais ácidos voláteis em ácidoacético, H2 e CO2). Na segunda etapa, estes produtos são transformados principalmente em CH4 e CO2, pela ação das bactérias metanogênicas. 
O lodo, em digestão avançada, contém substâncias que exercem o efeito de “tampão” sobre os produtos intermediários da decomposição. Em condições diversas causando um aumento da concentração de ácidos voláteis no material em digestão provoca uma queda no pH do meio quando a alcalinidade do sistema não é suficientemente elevada. O maior problema reside nesta queda de pH, a valores inferiores a 6,8 pois isto acaba favorecendo ainda mais as bactérias acidogênicas (cujo pH ótimo é cerca de 5,5 a 6,0) e prejudicando ainda mais as bactérias metanogênicas (cujo pH ótimo é cerca de 6,8 a 7,2), podendo em caso mais drásticos provocar a perda total do digestor. 
Para o ajuste do pH, é conveniente a utilização de cal até se atingir pH 6,7 a 6,8. Caso se continue, a partir deste ponto, a adição de cal, haverá um acentuado consumo de CO2 dos gases da digestão e a formação de carbonato de cálcio, insolúvel, havendo então pouco efeito na alcalinidade bicarbonato, e consequentemente no pH. 
Outra solução é o uso da soda, mais eficiente, visto que mesmo consumindo também o CO2 dos gases, não forma precipitados. O ideal seria não fosse a questão do custo, a adição de bicarbonato, que eleva diretamente o valor da alcalinidade, e do pH, sem que ocorra dissolução do CO2. [16]
O processo pode ocorrer nas faixas mesofílica (15 a 45o C) ou termofílica (50 a 65oC) de temperatura. Na faixa mesofílica a digestão anaeróbia se desenvolve bem em temperaturas desde 30 até 40oC (temperatura ótima entre 35 a 37oC); muito mais importante do que operar na temperatura ótima, é operar sem variações significativas na temperatura. Na faixa termofílica, a temperatura ótima está entre 57 e 62oC. 
Com a digestão são obtidas a liquefação, gaseificação, a mineralização e a humificação da matéria orgânica. 
A liquefação compreende a produção e liberação de água, assim como, a transformação de grandes partículas de lodo em substâncias solúveis ou finamente dispersas. Este parece ser um processo extracelular, que depende fundamentalmente da ação enzimática. 
A gaseificação é um processo intracelular considerado essencial para a digestão. Aliás, a boa operação das instalações consiste justamente no equilíbrio e na harmonia destas duas fases. 
A parcela de matéria orgânica que não é convertida em gás apresenta condições de maior estabilidade, sendo excedida pela quantidade de substâncias minerais (mineralização). 
O produto final, relativamente estável, sem cheiro ofensivo e de cor escura, assemelha-se ao húmus, isto é, a matéria orgânica encontrada em terrenos onde existem detritos vegetais em decomposição lenta. 
2.6.2 – Higienização
Os níveis de patogenicidade do lodo podem ser substancialmente reduzidos através de processos como a digestão anaeróbia, entretanto muitos parasitas intestinais e principalmente seus ovos são pouco afetados por processos de digestão convencionais, necessitando uma etapa complementar ou conjugada aos processos convencionais para a adequada redução dos níveis de riscos à saúde da população, de acordo com as exigências de cada tipo de utilização. Esta etapa é denominada higienização. 
Os mecanismos de higienização do lodo podem ser por via térmica, via química e/ou biológica e por radiação Beta e Gama. 
2.6.3 – Secagem Térmica
O processo de secagem térmica é uma das mais eficientes e flexíveis formas de redução do teor de umidade das tortas de lodo, podendo controlar-se o teor de umidade desejado em função da destinação final. 
Em condições ideais são necessários cerca de 2.600 kJ de energia para evaporar 1 kg de água presente no lodo. Em condições operacionais, este valor pode ser acrescido em até 100%. O consumo de energia depende das características do lodo e da eficiência do equipamento. Parte da energia pode ser fornecida por óleo combustível ou gás natural, porém no caso de digestão anaeróbia, o biogás gerado pode ser utilizado como combustível auxiliar. 
Os benefícios alcançados são: 
redução significativa no volume de lodo; 
redução no custo de transporte e estocagem; 
produto estabilizado facilmente estocado, manuseado e transportado; 
produto final praticamente livre de patógenos; 
preservação das propriedades agrícolas do lodo; 
não necessita equipamento especial para ser utilizado na agricultura; 
pode ser incinerado ou disposto em aterro sanitário; 
produto pode ser ensacado e distribuído pelo comércio varejista; 
facilitar os usos benéficos do lodo. [17]
2.7 – Produtos gasosos do tratamento por lodo ativo
Os principais gases formados nas reações destinadas ao tratamento de esgoto são: o Nitrogênio (N2), o Gás Carbônico (CO2), o Metano (CH4), o Gás Sulfídrico (H2S), o Oxigênio (O2), o Hidrogênio (H2) e o Óxido Nitroso (N2O). [17] 
A porcentagem média das quantidades de cada gás podem ser observadas na Tabela 1.
	Componentes 
	Teores limites (%) 
	Metano (CH4), 
	54 - 77 
	Gás carbônico (CO2) 
	14 - 34 
	Nitrogênio (N2) 
	0 - 9 
	Hidrogênio (H2) 
	0 - 11 
	Oxigênio (O2) 
	0 - 2 
	Gás sulfídrico (H2S) 
	0,004 - 09 
Tabela 1. Porcentagens médias de gases produzidas numa ETE
Fonte: DAE 1969 
2.8 – Utilização do lodo ativo
Existem várias alternativas tecnicamente aceitáveis para a utilização do lodo após seu tratamento final. Algumas opções são: destinação final em aterros sanitários exclusivos, seguida de outras alternativas como o landfarming, aterro sanitário, lagoas de armazenagem, a incineração ou a reciclagem agrícola.
	2.8.1 – Aterro sanitário
O lodo é simplesmente recoberto com terra. A ausência de oxigênio leva à biodegradação anaeróbia, o que implica em menor velocidade de degradação da matéria orgânica e produção de metano. É uma alternativa que requer cuidadosos estudos de implantação, necessitando de dispositivos de controle ambiental avançados. O lodo uma vez disposto no aterro deve ser recoberto no mesmo dia para evitar problema de odores, atração de insetos, pássaros, etc. Os aterros produzem percolados, seja devido ao excesso de água do lodo, ou à infiltração da água da chuva. Caso este percolado atinja o lençol freático, ele pode carrear metais pesados, contaminantes orgânicos , etc. No caso de atingir as águas superficiais, a contaminação também pode incluir nutrientes, o que provoca eutrofização das águas. Os gases resultantes da biodegradação também devem ser drenados de dentro do aterro e depois queimados ou liberados na atmosfera. 
2.8.2 – Incineração
É um método de tratamento que se utiliza da decomposição térmica via oxidação, com o objetivo de tornar um resíduo menos volumoso, menos tóxico ou atóxico, ou ainda eliminá-lo. É uma alternativa que apresenta elevado custo por tonelada tratada e problemas secundários de poluição atmosférica, restando ainda nesse processo a destinação final das cinzas. Requer cuidados operacionais sofisticados, mostrando- se mais adequada à grandes centros ou em situações onde a qualidade do lodo impede sua reciclagem agrícola, geralmente relacionado ao seu conteúdo de metais pesados.
2.8.3 – Landfarming
Neste sistema uma área recebe doses elevadas de lodo por vários anos. O objetivo desta prática é utilizar o solo como um sistema de tratamento. O solo passa a ser o suporte da atividade biológica, retenção de metais, local de exposição ao sol e bioxidação, o que provocará a degradação da matéria orgânica. Neste caso não há interesse a utilização dos nutrientes do lodo. Assim que o lodo é espalhado sobre o solo ele deve ser incorporado superficialmente para facilitar os processos de biodegradação e minimizar o problema de odor e eventual atração de moscas. É uma alternativa de baixo custo se bem instalada e monitorada, é inócua ao meio ambiente e de simples execução. Não há preocupação em reciclar os nutrientes do lodo, apenas decompor a matéria orgânica no solo. É considerada como uma boa alternativa para um plano de emergência.2.8.4 – Reciclagem Agrícola
A reciclagem agrícola alia baixo custo e impacto ambiental positivo quando é realizado dentro de critérios seguros. Ambientalmente é a solução mais correta, pois promove o retorno dos nutrientes ao solo, colaborando para o fechamento no ciclo dos elementos. O valor agrícola dos lodos como insumo agrícola, a sazonalidade das demandas e os custos envolvidos no seu beneficiamento e transporte, assim como um plano gerencial para a atividade e monitoramento ambiental são aspectos relevantes para a análise desta alternativa. 
Segundo EVANS (1998), mais de 50.000 artigos científicos sobre a reciclagem agrícola de esgoto já foram publicados, e nenhum efeito adverso do uso controlado do insumo foi encontrado. As regulamentações de uso asseguram a proteção à saúde animal e humana, a qualidade das colheitas, do solo e do meio ambiente em todo o mundo. É uma alternativa particularmente promissora para países como o Brasil, onde se faz necessária a reposição do estoque de matéria orgânica dos solos devido ao intenso intemperismo das nossas condições climáticas. A aplicação das alternativas tecnológicas para a gestão de resíduos, envolve a revisão dos padrões mínimos de qualidade do esgoto recebido na rede, especialmente no que se refere ao seu conteúdo de metais pesados, pois tanto a norma NBR - 9800 da ABNT, quanto a resolução 020/86 do CONAMA não são suficientes para garantir níveis de qualidade de lodo que permitam a sua reciclagem agrícola. A NBR - 9800, por exemplo, somente considera a segurança das tubulações e a não interferência no processo biológico de tratamento de esgoto, sem uma preocupação mais clara com a qualidade do lodo produzido. Os principais riscos associados à utilização agrícola do lodo referem-se a questão dos metais pesados, aspectos sanitários, micropoluentes orgânicos e nitrogênio. Tanto os metais quanto os agentes patogênicos como ovos de helmintos, esporos de fungos e colônias de bactérias tendem a coprecipitar com o esgoto e se concentrar no lodo. [18]
CONCLUSÃO 
Feito todo o levantamento bibliográfico, percebe-se o quão importante é o processo de tratamento de águas residuais, desde a escolha do processo até o retorno aos rios.
Quanto ao processo aeróbio com lodos ativos tem-se que todas as etapas devem ser devidamente aplicadas e respeitadas até o tratamento do mesmo, já que, além da preocupação ambiental e a diminuição dos impactos ocasionada por este tratamento, ao término dessas etapas o lodo possui grande proveito na área industrial e principalmente agrícola – destinado para nutrir o solo.
Com a menor degradação do meio ambiente e um aproveitamento do lodo no setor agrícola, tende-se a ter um ganho significativo na economia, principalmente em países que utilizam intensamente o setor agrícola– como exemplo o Brasil.
REFERÊNCIAS
 [1] RICHTER, C. A; Água - Métodos e tecnologia de tratamento; Edgard Blucher; 2008
[2] Tratamento de água e esgoto http://www.usp.br/qambiental/tratamentoAgua.html#esgoto
[3] A história do saneamento básico no Brasil http://www.aegea.com.br/portfolios/a-historia-do-saneamento-basico-no-brasil/ 
[4] Santo, L. 2008. Sistemas Simplificados de Saneamento de Águas Residuais. Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em Engenharia do Ambiente. Universidade Técnica de Lisboa, Instituto Superior Técnico. Lisboa. Portugal.
[5] Metcalf & Eddy. 2003. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4ª Edição, McGraw-Hill.
[Figura1]http://www.sswm.info/category/stepgisa/conte%C3%BAdos/conte%C3%BAdos/m%C3%B3dulo-1-conceitos-de-gest%C3%A3o-integrada-e-sustent%C3%A1vel-de-%C3%A1gu-3
[6] Como funciona o tratamento de efluentes – Tera Ambiental http://www.teraambiental.com.br/blog-da-tera-ambiental/bid/338190/Como-funciona-o-tratamento-de-efluentes-industriais 
[7] Serviço de água e esgoto de Novo Hamburgo - http://www.comusa.rs.gov.br/index.php/saneamento/tratamentoesgoto 
[8] Centro de Métodos Quantitativos - USP – Aulas sobre Saneamento http://cmq.esalq.usp.br/wiki/lib/exe/fetch.php?media=publico:syllabvs:lcf0300:saneamento.pdf 
[Figura2] http://ec.europa.eu/environment/water/water-urbanwaste/info/pdf/waterguide_pt.pdf 
[Figura3-4] http://www.comusa.rs.gov.br/index.php/saneamento/tratamentoesgoto 
[9] VON SPERLING, M. Princípio do tratamento biológico de águas residuárias: lodos ativados. Minas Gerais: UFMG, 1997.
[10] FIGUEIREDO, M. G. Microbiologia de Lodos Ativados - Apostila do Curso e Treinamento Prático Especializado. CETESB, p.46, 1996
[11] Kurita – Soluções de engenharia para tratamento de águas industriais - Tratamento biológico de efluentes http://www.kurita.com.br/adm/download/tratamento_biologico_de_efluentes.pdf 
[12] MARCELO PESTANA E DIÓGENES GANGHIS – Apostila de Tratamento de Efluentes – CEFET/BA
[Figura5] http://www.sabesp.com.br/CalandraWeb/CalandraRedirect/?temp=2&proj=sabesp&pub=T&nome=TratamentoDeEsgoto 
[13] VON SPERLING, M. Introdução a qualidade da água e ao tratamento de esgotos. 3ed. – Belo Horizonte. Departamente de Engenharia Sanitária e Ambiental ; Universidade Federal de Minas Gerais. 452p. 2005
[14] Campo, J.R. Alternativas para Tratamento de Esgotos – Pré-tratamento de Águas para Abastecimento, publicação nº 09, Consórcio Intermunicipal das Bacias dos Rios Piracicaba e Capivari. Americana-SP. 1994
[15] GONÇALVES, R.F; LUDEVICE, M; VON SPERLING,M. Remoção da umidade de lodos de esgotos In: VON SPERLING, M; ANDREOLI, C. V.; FERNANDES, F. (Ed.) Lodo de esgotos: tratamento e disposição final. Belo Horizonte: DESA-UFMG. P.159-259. (Princípios do tratamento biológico de águas residuárias, v.6). 2001.
[16] SOUZA, M.E; Fatores que Influenciam a Digestão Anaeróbia. Revista DAE – v. 44 nº 137 – Junho. 1984.
[17] LOW E.W; CHASE H.A. Reducing production of excess biomass during wastewater treatment. Water Res. v.33(5), p.1119–32. 1999.
[18] EVANS, Acessing the risks of recycling. Water & Environmental International, 27-30. England, 1998.