Tratamento aerobio de Efluentes

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MICRORGANISMOS E TRATAMENTO 
 DE EFLUENTES POR PROCESSOS 
ÁEROBIOS 
Universidade Federal da Fronteira Sul 
Microbiologia Ambiental: 
Djaina Sibiani 
Lorena Fonseca 
Thaís Prates 
 
Tratamento de efluentes 
• O tratamento de efluentes através de microrganismos tem 
como objetivo a remoção da matéria orgânica; 
• Amenizando os riscos de contaminação de rios e lagos; 
• O tratamento biológico é dividido em tratamento aeróbio 
(presença e oxigênio) e anaeróbio (ausência de oxigênio); 
• O sistema aeróbio realiza a completa conversão na matéria 
orgânica em água, energia, CO2 e material celular para o 
crescimento bacteriano; 
• O sistema anaeróbio realiza fermentação e não converte 
totalmente a matéria orgânica pela ausência de oxigênio no 
meio formando gases metano e CO2 que podem ser 
aproveitados como forma de energia. 
 
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Tratamento de efluentes 
Tratamento 
preliminar 
Gradeamento 
Desarenação 
Tratamento 
primário 
Floculação 
Sedimentação 
Tratamento 
secundário 
Aeróbio 
Anaeróbio 
Tratamento 
terciário 3 
Tratamento de efluentes 
 Tratamento preliminar: Consiste na remoção de sólidos grosseiros e de 
areia, por meio de mecanismos básicos de ordem física. 
 
Tratamento primário: Destina-se, por meio de mecanismos básicos de 
ordem física, à remoção de sólidos flutuantes (graxas e óleos) e à remoção 
de sólidos em suspensão sedimentáveis e, em decorrência, parte da 
matéria orgânica. 
 
 Tratamento secundário: No tratamento secundário, predominam os 
mecanismos biológicos, e o objetivo é principalmente a remoção de 
matéria orgânica e, eventualmente, nutrientes (nitrogênio e fósforo). 
 
 Tratamento terciário: O tratamento terciário objetiva a remoção de 
poluentes específicos, ou ainda remoção complementar de poluentes não 
suficientemente removidos no tratamento secundário. A remoção de 
nutrientes e de organismos patogênicos pode ser considerada como 
integrante do tratamento secundário ou do tratamento terciário, 
dependendo do processo adotado. 
 
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Processo aeróbio 
Processo 
Aeróbio 
Lagoas de 
estabilização 
Lagoas 
facultativas 
Lagoas aeradas 
facultativas 
Lagoas aeradas 
de mistura 
completa 
Filtros biológico 
Filtros de baixa 
carga 
Filtros de alta 
carga 
Lodos ativados 
Convencional 
Aeração 
prolongada 
Fluxo 
intermitente 
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Lagoas de estabilização 
 As chamadas lagoas de estabilização constituem a forma 
mais simples de tratamento e efluentes, sendo elas as lagoas 
anaeróbias, aeradas e as faculdades. Destas, apenas a lagoa 
anaeróbia trabalha sem a presença de oxigênio. No processo 
aeróbio existem: 
 
• Lagoas facultativas; 
 
• Lagoas aeradas facultativas; 
 
• Lagoas aeradas de mistura completa. 
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Lagoas facultativas 
• O processo de tratamento por lagoas facultativas constitui-se 
unicamente por processos naturais; 
• Estes podem ocorrer em três zonas da lagoa: zona anaeróbia, zona 
aeróbia e zona facultativa; 
• O efluente entra por uma extremidade da lagoa e sai pela outra; 
• Após a entrada a matéria orgânica em suspensão (DBO particulada) 
começa a sedimentar formando o lodo de fundo e sofre tratamento 
anaeróbio na zona anaeróbia da lagoa; 
• A matéria orgânica dissolvida e a em suspensão de pequenas 
dimensões permanecem dispersas na massa líquida e sofrerão 
tratamento aeróbio nas zonas mais superficiais da lagoa (zona 
aeróbia). Essa etapa tem a necessidade de oxigênio e este é 
fornecido por trocas gasosas da superfície líquida com a atmosfera 
e pela fotossíntese realizada pelas algas presentes, fundamentais ao 
processo; 
• Processo leva cera de 20 dias; 7 
Lagoas facultativas 
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Figura 1: Lagoa facultativa (SPERLING, V. 1996). 
 
Lagoas Aeradas facultativas 
• Sistema utilizado quando se quer ter um sistema totalmente 
aeróbio.; 
• Introdução de aeradores que são suficientes para injetar oxigênio 
em maior quantidade, se comparado ao processo biológico 
tradicional; 
• Porem não são o bastante para fazer os sólidos em suspensão 
ficarem na massa liquida, ocasionando assim, o tratamento do 
sólido no fundo da lagoa, por isto o nome facultativo; 
• O uso dos aerogeradores permite que o tempo de detenção do 
efluente para o tratamento seja em torno de 5 a 10 dias; 
• Esse tipo de lagoa, devido a mecanização, é menos simples de 
operar e fazer manutenção, além do custo com energia elétrica . 
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Lagoas Aeradas facultativas 
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Figura 2: Lagoa aerada facultativa (SPERLING, V. 1996). 
 
Lagoas Aeradas de mistura Completa 
• Sistema utilizado quando se quer ter um sistema totalmente 
aeróbio.; 
• Introdução de aeradores que são suficientes para injetar oxigênio 
em maior quantidade, se comparado ao processo biológico 
tradicional; 
• Porem não são o bastante para fazer os sólidos em suspensão 
ficarem na massa liquida, ocasionando assim, o tratamento do 
sólido no fundo da lagoa, por isto o nome facultativo; 
• O uso dos aerogeradores permite que o tempo de detenção do 
efluente para o tratamento seja em torno de 5 a 10 dias; 
• Esse tipo de lagoa, devido a mecanização, é menos simples de 
operar e fazer manutenção, além do custo com energia elétrica . 
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Lagoas Aeradas de mistura Completa 
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Figura 3: Lagoa aerada de mistura completa (SPERLING, V. 1996). 
 
Filtros biológicos 
• São sistemas de tratamento no qual o efluente passa por um 
leito de material de enchimento recoberto com 
microrganismos e ar, acelerando o processo de digestão da 
matéria orgânica; 
• O filtro biológico é constituído por este leito que pode ser 
feito de pedras, ripas ou material sintético, onde o processo é 
realizado por bactérias, seguidas pelos protozoários, 
micrometazoários e fungos; 
• O efluente é aspergido continuamente sobre um leito de 
pedras ou outro material entre o qual o ar circular formando 
sobre este uma película de bactérias; 
• O liquido passa rapidamente pelo leito em direção ao dreno 
de fundo, porém a película de bactérias absorve uma 
quantidade de matéria orgânica e faz sua digestão mais 
lentamente; 13 
Filtros biológicos 
• É considerado um processo aeróbio uma vez que o ar pode 
circular entre os vazios do material que constitui o leito 
fornecendo oxigênio para as bactérias; 
• Quando a película de bactérias fica muito espessa, os vazios 
diminuem de dimensões e a velocidade com que o efluente 
passa aumenta, devido a isso surge forças cisalhantes que 
fazem com que a película se solte do material. 
 
 Os filtros podem ser divididos em : 
 
• Filtros de baixa carga; 
• Filtros de alta carga. 
 
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Filtros de baixa carga 
• Neste sistema, como a carga de DBO aplicada é baixa, o lodo sai 
parcialmente estabilizado devido ao consumo da matéria orgânica 
presente nas células das bactérias em seus processos metabólicos; 
• Tem eficiência comparável ao sistema de lodos ativados 
convencionais. Ocupa uma maior área e possui uma menor 
capacidade de adaptação as variações do efluente, porém consome 
menos energia e é mais simples operacionalmente. 
 
15 Figura 4: Filtro biológico de baixa carga (Marcelo Zaiat EESC/USP, 2014). 
Filtros de alta carga 
• A área ocupada é menor e a carga de DBO aplicada é maior. Há uma 
recirculação do efluente para que mantenha os braços 
distribuidores funcionando durante a noite, quando a vazão é 
menor e, evitando assim que leito seque; 
• Assim há também um novo contato das bactérias com a matéria 
orgânica melhorando a eficiência. Outra forma de aumentar a 
eficiência é colocando filtros biológicos em série. Há diferentes 
formas de combinar os filtros e a recirculação de efluentes. 
 
16 Figura 5: Filtro biológico de alta carga (MarceloZaiat EESC/USP, 2014). 
Filtros biológicos 
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Filtro Biológico Filtro de alta carga Filtro de baixa carga 
Vantagens 
• Elevada eficiência na remoção 
de DBO; 
• Requisito de área baixo; 
• Índice de mecanização baixo 
(equipamentos simples); 
 
• Boa eficiência na remoção de 
DBO (embora ligeiramente 
inferior aos filtros de baixa carga); 
• Maior flexibilidade operacional 
que filtros de baixa carga; 
• Melhor resistência a variações 
de carga que filtros de baixa carga 
e reduz as possibilidades de maus 
odores. 
Desvantagens 
• Menor flexibilidade 
operacional (comparado aos 
lodos ativados); 
• Elevados custos de 
implantação; 
• Relativa dependência da 
temperatura do ar; 
• Necessidade da remoção do 
lodo; 
• Elevada perda de carga. 
• Operação mais sofisticada que 
os filtros de baixa carga; 
• Elevados custos de implantação; 
• Necessidade de remoção do 
lodo; 
•Elevada perda de carga. 
Lodos ativados 
• Requer áreas menores do que as lagoas; 
• Apresenta alto grau de mecanização e consumo de energia elétrica; 
• O tanque de aeração, tanque de decantação e a recirculação de 
lodo são partes integrantes deste sistema; 
• O efluente passa pelo reator, onde ocorre a remoção da matéria 
orgânica e depois vai para o decantador, de onde sai clarificado 
após a sedimentação dos sólidos que formam o lodo de fundo 
(formado por diversas bactérias em busca de matéria orgânica); 
• Estes são enviadas novamente ao reator através da recirculação de 
lodo, aumentando-se a concentração de bactérias em suspensão no 
tanque de aeração; 
• Porém uma parcela equivalente ao crescimento das bactérias (lodo 
biológico excedente) deve der retirada, para evitar que as bactérias 
se reproduzam continuamente. 
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Lodos ativados 
• A alta eficiência deste sistema se deve a recirculação de lodo; 
• Esta permite que o tempo de detenção hidráulico seja pequeno e 
consequentemente também o reator possua pequenas dimensões; 
• A recirculação de sólidos também ocasiona com que os sólidos 
permaneçam mais tempo no sistema que a massa líquida; 
• O sistema pode remover também nitrogênio e fósforo, porém a 
remoção de coliformes é geralmente baixa devido ao pequeno 
tempo de detenção hidráulico e normalmente insuficiente para o 
lançamento no corpo receptor. 
 
 Os lodos ativados são divididos em 3 classificações: 
• Lodos ativados convencional 
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Lodos ativado convencional 
• Constituído por reator e decantadores primário e secundário; 
• O tempo de detenção hidráulico é 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 ; 
• Para economizar energia para aeração, parte da matéria orgânica é 
retirada dos efluentes antes do tanque de aeração através do 
decantador primário; 
• Devido à alta recirculação dos sólidos com o aumento das bactérias, 
é necessária a presença de mecanismos de controle para fazer com 
que o sistema fique em equilíbrio, já que o aumento descontrolado 
das bactérias ocasionaria uma demanda excessiva por oxigênio, 
assim é necessário fazer a remoção do lodo diretamente do reator 
manualmente. 
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Lodos ativado convencional 
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Figura 6: Sistemas de lodos ativados convencional (SPERLING, V. 1997). 
 
Lodos ativados de aeração prolongada 
• No sistema de lodos ativados convencional o lodo excedente requer 
uma etapa de estabilização por ter alto teor de matéria orgânica. 
Assim se a biomassa permanecer no sistema mais tempo do que 30 
dias recebendo a mesma carga de DBO do esgoto bruto, haverá 
uma menor disponibilidade de alimento para as bactérias; 
• Para que a biomassa permaneça mais tempo no sistema é 
necessário que o aerador seja maior, assim usa-se o sistema de 
aeração prolongada; 
• Assim as bactérias para sobreviver passam a utilizar nos seus 
processos metabólicos a própria matéria orgânica componente das 
suas células, e esta é convertida em gás carbônico e água através da 
respiração, estabilizando a biomassa no próprio tanque de aeração; 
• Não utiliza-se o decantador primário e como a estabilização do lodo 
ocorre de forma aeróbia no reator, há um maior consumo de 
energia elétrica, porem este sistema tem maior eficiência de 
remoção de DBO dentre os que funcionam com lodos ativados. 
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Lodos ativados de aeração prolongada 
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Figura 7: Sistemas de lodos ativados - Aeração prolongada (SPERLING, V. 1996). 
 
Lodos de aeração de fluxo intermitente 
• Este processo consiste na incorporação de todas as unidades 
constituintes e operações do sistema convencional de lodos 
ativados em um único tanque; 
• Utilizando um tanque único, esses processos e operações passam a 
ser simplesmente sequências no tempo, e não unidades separadas 
como ocorrem nos processos convencionais de fluxo contínuos. 
• O processo intermitente consiste em um reator de mistura 
completa onde ocorrem todas as etapas do tratamento, através de 
ciclos de operação com durações definidas; 
• A massa biológica permanece no reator durante todos os ciclos, 
eliminando dessa forma a necessidade de decantadores separados; 
• Este sistema é mais rápido do que o convencional por simplificar 
diversas etapas devido à eliminação de diversas unidades; 
• Este sistema pode funcionar tanto como um de lodos ativados 
convencional como um de aeração prolongada 
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Lodos de aeração de fluxo intermitente 
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Figura 8: Sistemas de lodos ativados – Fluxo intermitente (SPERLING, V. 1996). 
 
Tratamento de efluentes 
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Referências bibliográficas 
• REVISTA TAE. Tratamento de Efluentes. Disponível em: < 
http://www.revistatae.com.br/noticiaInt.asp?id=3671>. Acesso em: 20 de Nov. 
2016. 
• SPERLING, V. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias – 
Introdução à qualidade das águas e o tratamento de esgotos. Associação 
Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 1995. Disponível em: < 
http://www.fec.unicamp.br/~bdta/esgoto/filtrosbiologicos.html>. Acesso em: 20 
Nov. 2016. 
• SPERLING, V. Princípios do Tratamento Biológico de Águas Residuárias – Lodos 
Ativados. Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 1997. 
Disponível em: < http://www.fec.unicamp.br/~bdta/esgoto/lodosativados.html>. 
Acesso em: 20 Nov. 2016. 
• SPERLING, V. Lagoas de estabilização – Tratamento de efluentes. Associação 
Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental, 1996. Disponível em: < 
http://www.fec.unicamp.br/~bdta/esgoto/lagoas.html>. Acesso em: 02 dez. 2016. 
• KOZAK, C; JUSTINO, N, M; CRISTO, A,C; SILVEIRA, J,W,P. Comparação entre 
tratamento biológico aeróbio e anaeróbio de esgotos domésticos. Disponível em: 
<http://saeq.pg.utfpr.edu.br/site/artigos/2012/5.pdf>. Acesso em: 20 nov. 2016. a 
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