AULA 09

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Tratamento de 
Efluentes
Aula 9 – Sistemas de 
Tratamento Biológico
Prof. Eurico Huziwara
e-mail: 
eurico.huziwara@estacio.br
 Lagoas de Estabilização
São sistemas de tratamento biológico em que a estabilização da
matéria orgânica é realizada pela oxidação bacteriológica (oxidação
aeróbia ou fermentação anaeróbia) e/ou redução fotossintética das
algas.
A matéria orgânica, na forma de sólidos em suspensão fica no fundo
da lagoa, formando um lodo que vai aos poucos sendo estabilizado.
 Lagoas de Estabilização
As lagoas de estabilização são bastante indicadas para regiões de
clima quente e países em desenvolvimento, devido aos seguintes
aspectos:
• Suficiente disponibilidade de área;
• Clima favorável ( temperatura e insolação elevadas );
• Operação simples;
• Necessidade de poucos ou nenhum equipamento.
 Lagoas de Estabilização
Baseia-se principalmente em movimento de terra de escavação 
e preparação de taludes.
Objetivo principal:
• Remoção da matéria rica em carbono, e também;
• Controle de organismos patogênicos.
 Lagoas de Estabilização
O esgoto afluente entra
em uma extremidade
da lagoa e sai na
extremidade oposta.
Onde ocorre uma série
de eventos que
contribuem para a
purificação dos
esgotos.
 Lagoas de Estabilização
As águas são tratadas por processos inteiramente naturais,
envolvendo principalmente BACTÉRIAS e ALGAS.
As algas tem o papel de fornecedores de oxigênio para as
bactérias para a degradação da matéria orgânica.
 Lagoas de Estabilização
 Lagoas de Estabilização
Há diversas variantes dos sistemas de lagoas de estabilização:
• Lagoas facultativas;
• Sistemas de lagoas anaeróbias seguida de facultativa;
• Lagoas aeradas facultativas;
• Lagoas de maturação.
 Lagoas de Estabilização
 Lagoas Facultativas
Lagoa Facultativa
Grade Caixa de Areia Medição de vazãoMedição de vazão
Lagoa Facultativa
Corpo
Receptor
fase 
sólida
fase 
sólida
 Lagoas Facultativas
As lagoas facultativas se caracterizam por possuírem uma zona
aeróbia superior em que os mecanismos de estabilização da matéria
orgânica são a oxidação aeróbia e a redução fotossintética das
algas.
zona anaeróbia
zona facultativa
zona aeróbia
algasbactérias
CO2
O2
 Lagoas Facultativas
Uma zona anaeróbia na camada de fundo, em que ocorrem os
fenômenos típicos da fermentação anaeróbia
zona anaeróbia
zona facultativa
zona aeróbia
algasbactérias
CO2
O2
 Lagoas Facultativas
A camada intermediária entre as duas zonas é dita facultativa, pois
nela pode ocorrer fenômenos característicos de qualquer uma das
zonas.
zona anaeróbia
zona facultativa
zona aeróbia
algasbactérias
CO2
O2
 Lagoas Facultativas
• Indicadas para as condições brasileiras devido ao clima
favorável, suficiente disponibilidade de área, à operação
simples e à utilização de poucos equipamentos.
• São lagoas com profundidade de 1,5 a 3 metros.
• Neste tipo de lagoa ocorrem 2 processos distintos: aeróbios
e anaeróbios.
• Tempo de detenção típico 20 dias
 Lagoas Facultativas
Vantagens Desvantagens
↑ eficiência de remoção de DBO Elevados requisitos de área
↓ eficiência de remoção de patógenos Necessidade de remoção de algas
Simples construção e operação Performance variável
↓ custos de implantação e operação Possibilidade de crescimento de insetos
Ausência de equipamentos mecânicos Pode trazer descaso da manutenção
Resistências a variações de carga
Remoção de lodo após alguns anos
 Lagoas Anaeróbias
Grade
Caixa de Areia
Medição de vazão
Lagoa Facultativa
fase 
sólida
fase 
sólida
Lagoa Anaeróbia - Lagoa Facultativa
Corpo
ReceptorLagoa Anaeróbia
Nas lagoas anaeróbias a estabilização ocorre sem o concurso de
oxigênio dissolvido. São os fenômenos de digestão ácida e de
fermentação que tomam parte do processo.
 Lagoas Anaeróbias
São um tipo de lagoa de estabilização que são definidas como um
corpo de água lêntico artificial destinadas a armazenar e tratar
resíduos líquidos de natureza orgânica.
O tratamento ocorre de forma natural através de processos de
autodepuração, sob condições parcialmente controladas.
Muitas vezes é necessário tratamentos complementares para
atender os padrões de lançamento estabelecidos pela legislação
ambiental.
 Lagoas Anaeróbias
A fermentação anaeróbica é um processo sequencial. Primeiramente
microrganismos facultativos, na ausência de oxigênio dissolvido,
transformam compostos orgânicos complexos em compostos mais
simples, principalmente ácidos orgânicos.
É a fase da digestão ácida e da produção de compostos mal
cheirosos (gás sulfídrico) o pH baixa para 6 e até 5..
Em seguida as bactérias formadoras do metano (estritamente
anaeróbias) transformam os ácidos orgânicos formados na fase
inicial em CH4 (metano) e CO2 (dióxido de carbono), é a fase da
fermentação, o pH sobe até 7,2 ou 7,5; o maus odores
desaparecem.
 Lagoas Anaeróbias
 Lagoas Anaeróbias
Conhecido por sistema australiano
Economia de 1/3 de área em relação a facultativa
Possibilidade de liberação de maus odores ( gás 
sulfídrico)
40a50% 
DBO
Grade
Fase
Sólida
Fase
Sólida
Cx de 
areia
Medição 
de vazão Lagoa Anaeróbia
Lagoa Facultativa
Corpo 
Receptor
Deve ter uma profundidade entre 4 e 6m
 Lagoas Anaeróbias
Vantagens Desvantagens
Idem lagoas facultativas Idem lagoas facultativas
Requisitos de áreas inferiores Possibilidade de maus odores
Necessidade de um afastamento
Necessidade de remoção de lodo
 Exemplos de Processos Anaeróbicos de 
Tratamento
Filtros Anaeróbicos:
 Nesse tipo de sistema os
microrganismos ficam aderidos
a um suporte imerso e também
ocupam os espaços intersticiais
do leito.
 Exemplos de Processos Anaeróbicos de 
Tratamento
Reator UASB (upflow anaerobic sludge blanket)
 Biomassa cresce dispersa – formação de grânulos de bactérias
que servem como meio suporte;
 Concentração de biomassa elevada – manta de lodo;
 Formação de CH4 (metano) e CO2;
 Biogás – metano - queima ou reaproveitamento;
 Baixa produção de lodo – já estabilizados – leitos de secagem
 Não há necessidade de decantação primária
 Exemplos de Processos Anaeróbicos de 
Tratamento
Reator UASB: esquema de funcionamento
 Reatores Anaeróbicos: Alguns aspectos 
relevantes
 Baixíssimos requisitos de área: 0,05 a 0,10 m2/hab.
 Custos de implantação: 30,00 a 40,00 R$/hab.
 Custos operacionais: 1,50 a 2,00 R$/hab x ano
 Apesar das grandes vantagens, encontram dificuldades em
produzir efluentes que se enquadrem aos padrões ambientais.
 Necessidade de pós-tratamento
 Lagoas Aeradas Facultativas
Lagoa Aerada Facultativa
Grade Caixa de Areia Medição de vazãoMedição de vazão
Lagoa Aerada Facultativa Corpo
Receptor
fase 
sólida
fase 
sólida
 Lagoas Aeradas Facultativas
O2 obtido através de aeradores
Dimensões menores que as facultativas convencionais
Consumo de energia elétrica
Tempo de detenção típico 5 a 10 dias
 Lagoas Aeradas Facultativas
Vantagens Desvantagens
Simples construção e operação Introdução de equipamentos
Independente das condições climáticas Aumento do nível de sofisticação
Resistência a variações de carga ↑ requisito de área
↓ possibilidade de maus odores Requisitos de energia
↓ remoção de coliformes
Necessidade de remoção de lodo
 Sistema de Lodos Ativados
 Sistema de Lodos Ativados
Sistema no qual uma massa biológica cresce e flocula, 
sendo continuamente recirculada e colocada em contato 
com a matéria orgânicado despejo líquido na presença 
de oxigênio puro, ou através de aeradores mecânicos de 
superfície.
 Sistema de Lodos Ativados
É composto, essencialmente, por um tanque de aeração
(reator biológico), um tanque de decantação (decantador
secundário) e uma bomba de recirculação do lodo.
O princípio é a recirculação do lodo do fundo de uma unidade 
de decantação para uma de aeração. Em decorrência da 
recirculação contínua de lodo do decantador e da adição 
contínua da matéria orgânica, ocorre o aumento da biomassa 
de bactérias, cujo excesso é descartado periodicamente.
 Sistema de Lodos Ativados
O processo por lodo ativado comporta 
essencialmente uma fase de contato do 
efluente a tratar com floco bacteriano em 
presença de oxigênio, seguida de uma fase 
de separação deste floco (clarificação).
Microrganismos presentes no lodo:
 Sistema de Lodos Ativados
• Tanque de Aeração
• Tanque de Decantação
• Recirculação do Lodo
 Sistema de Lodos Ativados
• É constituído por colônias de 
microorganismos em suspensão em um 
líquido – substrato (alimento), fornece 
nutrientes básicos e oxigênio dissolvido. 
• Unidade é o floco, cuja estrutura e 
atividade determinam a eficácia geral do 
lodo;
 O Floco
Constituído por:
 bactérias formadoras de flocos –
possuem matriz gelatinosa, que facilita 
aglomeração de novos microorganismos, 
produzindo um floco de maiores dimensões 
 maior velocidade de sedimentação;
 bactérias filamentosas – quando em
número adequado são responsáveis pela
estruturação do floco;
 Esquema de um Floco de Lodo Ativado
Lodos Ativados
O tempo de retenção dos sólidos é 
denominada Idade do Lodo.
Maior permanência lodo no sistema garante 
elevada eficiência, pois biomassa tem 
tempo suficiente para metabolizar 
praticamente toda matéria orgânica.
 Relação Alimento/Microorganismos
Recebe o nome: carga de lodo, relação A/M 
ou F/M (food-to-microorganism ratio);
Baseia-se no conceito de que a quantidade 
de alimento ou substrato disponível por 
unidade de massa dos microorganismos é 
relacionada com a eficiência do sistema.
 Lodos Ativados
 Lodos Ativados Convencional;
 Aeração Prolongada;
Quanto ao fluxo:
 Contínuo;
 Intermitente (batelada);
 Aeração Prolongada
LODO ATIVADO - AERAÇÃO PROLONGADA
(Fluxo Contínuo)
Grade
Desarenador
Medição de 
vazão
fase 
sólida
fase 
sólida
Decantador 
Secundário
Corpo
ReceptorReator
 Aeração Prolongada
 Biomassa permanece no sistema por 18
a 30 dias;
A estabilização da matéria orgânica
ocorre no tanque de aeração (TA);
 Aeração Prolongada
Aeração prolongada é o processo de
tratamento de efluente mais eficiente
na remoção de DBO.
 Lodos Ativados Convencional
LODO ATIVADO CONVENCIONAL
(FLUXO CONTÍNUO)
Grade
Desarenador
Medição de 
vazão
fase 
sólida
fase 
sólida
Decantador 
Secundário
fase 
sólida
Corpo
Receptor
Decantador 
Primário Reator
 Lodos Ativados Convencional
 Biomassa permanece no sistema por 4 a 
10 dias;
 A estabilização da matéria orgânica 
ocorre separadamente no decantador
primário;
 Fluxo Intermitente – Batelada 
LODO ATIVADO - FLUXO INTERMITENTE
Grade
Desarenador
Medição de 
vazão
fase 
sólida
fase 
sólida
Corpo
Receptor
Reator em Reação
Reator em Decantação
 Fluxo Intermitente – Batelada 
Consiste de um reator de mistura 
completa onde ocorrem todas as etapas 
do tratamento – ciclos de operação com 
durações definidas.
Fluxo 
Intermitente 
Batelada 
O tempo que uma célula bacteriana 
permanece no sistema de tratamento 
deve ser superior ao tempo necessário 
para a mesma se duplicar  biomassa.
 Lodos Ativados
 Deterioração das Características do Lodo
Intumescimento do lodo (Bulking), que é
causado pelo desequilíbrio entre as
populações componentes do floco de lodo
ativado.
 Deterioração das Características do Lodo
1)Equilíbrio entre organismos filamentosos 
e formadores de floco  boa 
decantabilidade e adensabilidade do 
lodo;
Três condições podem ocorrer:
 Deterioração das Características do Lodo
2) Predominância dos organismos 
formadores de floco  há insuficiente 
rigidez no floco, gerando floco pequeno 
e fraco, com má decantabilidade;
 Deterioração das Características do Lodo
3)Predominância dos organismos 
filamentosos  os filamentos se 
projetam para fora do floco, impedindo 
aderência de outros flocos;
Influência dos 
Microorganismos 
Filamentosos na 
Estrutura do Floco
 Causas do Entumescimento
 Baixa concentração oxigênio dissolvido (OD);
 Baixa relação Alimento/Microrganismo;
 Esgoto afluente séptico;
 Deficiência de nutrientes;
 Baixo pH;
 Nutrientes
 O nitrogênio para que seja utilizado 
pelos microorganismos deve apresentar-
se numa forma assimilável, com amônia e 
nitrato. O nitrogênio orgânico deve 
primeiro sofrer hidrólise para tornar-se 
disponível para a biomassa;
 Relação DBO:N:P = 100:5:1
 Nutrientes
O oxigênio é necessário para:
 Oxidação das matéria orgânica carbonácea:
 oxidação do carbono orgânico para 
fornecer energia para a síntese 
bacteriana;
 respiração endógena das células 
bacterianas;
 Temperatura
Influi no metabolismo, sendo que a 
velocidade de reação dobra para cada 
aumento de 10ºC na temperatura do meio, 
proporcionada pelo incremento do contato 
entre as moléculas dos reagentes.
Temperatura ótima  10º - 35ºC
 pH
 pH entre 6,5 e 8,5
 Decantador Secundário
Ocorre a sedimentação dos sólidos 
(biomassa), permitindo que o efluente saia 
clarificado. Os sólidos são recirculados 
para o reator, aumentando a 
concentração de biomassa do mesmo, 
que é responsável pela elevada eficiência 
do sistema.
 Decantador Secundário
> concentração de biomassa 
mais substrato é utilizado
mais DBO removida
Os sólidos são mantidos em suspensão e mistura completa
Maior contato matéria orgânica – bactéria
Tempo de detenção típico 2 a 4 dias