Reatores Anaeróbios

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Tratamento 
de Efluentes 
Sanitários
Reatores anaeróbios
23/04/2018
Prof. MSc. Eidi Nishiwaki
VON SPERLING, MARCOS; Introdução à qualidade das águas e ao 
tratamento de esgotos – Volume 1; 4ª edição; editora UFMG; Belo 
Horizonte: 2017
VON SPERLING, MARCOS; Princípios básicos do tratamento de 
esgotos – Volume 2; 2ª edição; editora UFMG; Belo Horizonte: 2016
CHERNICHARD, CARLOS AUGUSTO DE LEMOS; Reatores anaeróbicos –
Volume 5; 2ª edição; editora UFMG; Belo Horizonte: 2016
METCALF, EDDY; Tratamento de Efluentes e Recuperação de 
Recursos; 5ª edição; editora AMGH; Porto Alegre: 2016
Referências
Referências
Referências
Referências
Tratamento 
de Efluentes 
Sanitários
Reatores anaeróbios
23/04/2018
Prof. MSc. Eidi Nishiwaki
Tipos de sistemas
 Sistemas convencionais
 Baixas cargas orgânicas volumétricas
 Elevados tempos de detenção hidráulica
 Sistemas de alta taxa
 Imobilização dos microrganismos
Reatores anaeróbios
Tipos de sistemas
 Sistemas convencionais
 Digestores de lodo
 Tanques sépticos
 Lagoas anaeróbias (facultativas)
 Sistemas de alta taxa
 Com crescimento aderido
 Reatores de leito fixo
 Reatores de leito rotatório
 Reatores de leito expandido/fluidificado
 Com crescimento disperso
 Reatores de dois estágios
 Reatores de chicanas
 Reatores de manta de lodo
 Reatores com leito granular expandido
 Reatores com recirculação interna
Reatores anaeróbios
Digestores anaeróbios de lodo
 Estabilização de lodos primários e secundários
 Diâmetro variando de 6 a 38 metros
 Profundidade entre 7 e 14 metros
Sistemas convencionais
Digestores anaeróbios de baixa carga
 Digestão e adensamento do lodo simultaneamente
 Não possui misturador
Sistemas convencionais
Digestores anaeróbios de baixa carga
 Digestão e adensamento do lodo simultaneamente
 Não possui misturador
Sistemas convencionais
Parâmetro Faixa de valores
Critério volumétrico (L/hab)
• Lodo primário 57 a 85
• Lodo primário+lodo ativado 113 a 170
Carga de sólidos (kgSSV/m3.dia) 0,6 a 1,6
Tempo de retenção celular (d) 30 a 60
Critérios de projeto
Digestores anaeróbios de um estágio e 
alta carga
Sistemas convencionais
 Aquecimento e mistura
 taxa de alimentação uniforme
 Adensamento prévio do lodo
Digestores anaeróbios de dois estágios 
e alta carga
Sistemas convencionais
Tanque séptico
Sistemas convencionais
 Sedimentação e remoção de materiais flutuantes
Lagoa anaeróbia ou facultativa
Sistemas convencionais
 Sistema australiano
Lagoa anaeróbios ou facultativa
Sistemas convencionais
Parâmetro Faixa de valores
Tempo de detenção hidráulica 
(d)
3,0 a 6,0
Taxa de aplicação volumétrica 
(kgDBO/m3.d)
0,10 a 0,35
Profundidade (m) 3,5 a 5,0
Taxa de acumulação de lodo 
(m3/hab.ano)
0,03 a 0,10
Critérios de projeto
Reator anaeróbio de leito fixo
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio de leito fixo
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio de leito expandido
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio de dois estágios
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio de chicanas
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio de manta de lodo
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio de leito granular
Sistemas convencionais
Reator anaeróbio com recirculação 
interna
Sistemas convencionais
Tratamento 
de Efluentes 
Sanitários
Tratamento Primário
27/04/2018
Prof. MSc. Eidi Nishiwaki
Fatores Preliminar Primário Secundário Terciário
Poluentes 
removidos
Sólidos 
grosseiros
-Sólidos
sedimentáveis
-MO 
sedimentável
-Sólidos não 
sedimentável
-MO não 
sedimentável
-Nutrientes
-MO suspensa e 
dissolvida
-Compostos 
inorganicos
-Nutrientes
Eficiência de 
remoção
-
SS: 60 a 70%
MO: 30 a 40%
Patogênicos: 30 
a 40%
MO: 60 a 99%
Patogênicos: 60 
a 99%
Patogênicos: 
100%
Nutrientes: 10 a 
95%
Metais pesados:
100%
Tipo de 
tratamento 
predominante
Físico Físico Biológico
Físico, químico e 
biológico
Cumprimento 
ao padrão de 
lançamento
Não Não Sim Sim
Aplicação
-Estação 
elevatória
-Etapa inicial do 
tratamento
Etapas 
intermediárias
de tratamentos 
completos
Tratamentos 
completos
Tratamento 
mais refinado
Faixas prováveis de remoção dos poluentes, conforme o tipo de 
tratamento, consideradas em conjunto
com o tanque séptico (em %)
ABNT NBR 13969:1997
Algumas características dos processos de tratamento (exclui tanque 
séptico)
ABNT NBR 13969:1997
 Decantadores primários processos exclusivamente de ação 
física que promovem a sedimentação das partículas em 
suspensão, ou...
 lagoas anaeróbias/reatores anaeróbios, que se utilizam das 
bactérias que proliferam em ambiente anaeróbio para a 
decomposição da matéria orgânica presente no esgoto. 
Tratamento Primário
 Fossas sépticas: são unidades de tratamento primário de 
esgoto doméstico nas quais são feitas a separação e a 
transformação da matéria sólida contida no esgoto.
 Reator anaeróbio de fluxo ascendente: também conhecido 
por reator anaeróbio de manta de lodo e pelas siglas UASB 
(do inglês Upflow Anaerobic Sludge Blanket), Reator 
Anaeróbio de Fluxo Ascendente – RAFA e Reator Anaeróbio 
de Leito Fixo – RALF. O reator UASB é uma unidade que 
pode operar sem necessidade de qualquer equipamento 
móvel ou fonte de energia externa.
Tipos de tratamento
 a matéria poluente pode ser separada da água por 
sedimentação.
 A eficiência pode chegar a 60% ou mais
 São comuns: decantador primário, tanque imhoff ou fossa 
séptica. 
 Após o tratamento primário, a matéria poluente que 
permanece na água é de reduzida dimensão, 
normalmente constituída por colóides (pequenas 
partículas), não sendo por isso passível de ser removida por 
processos exclusivamente físico-químicos.
Tratamento Primário
Fossa Séptica
Tratamento Primário
Fossa Séptica
 Os sólidos sedimentáveis presentes no esgoto afluente vão 
ao fundo do tanque, passando a constituir uma camada 
de lodo;
 Os óleos e graxas e outros materiais mais leves presentes no 
esgoto afluente flutuam até a superfície do tanque, vindo a 
formar uma camada de escuma;
 O esgoto, livre dos materiais sedimentáveis e flutuantes, flui 
entre as camadas de lodo e de escuma, deixando o 
tanque séptico em sua extremidade oposta, de onde é 
encaminhado a uma unidade de pós-tratamento ou de 
disposição final;
Tratamento Primário
Fossa Séptica
 O material orgânico retido no fundo do tanque sofre uma 
decomposição facultativa e anaeróbia, sendo convertido 
em compostos mais estáveis, como CO2 (gás carbônico), 
CH4 (metano) e H2S (sulfeto). 
 Embora o H2S seja produzido nos tanques sépticos, problemas 
de odor não são usualmente observados, uma vez que este se 
combina com metais acumulados no lodo, vindo a formar 
sulfetos metálicos insolúveis;
 A decomposição anaeróbia proporciona uma redução 
contínua do volume de lodo depositado no fundo do 
tanque, mas há sempre uma acumulação ao longo dos 
meses de operação do tanque séptico. Como 
conseqüência, a acumulação de lodo e de escuma leva a 
uma redução do volume útil do tanque, demandando a 
remoção periódica desses materiais.
Tratamento Primário
Fossa Séptica
Tratamento Primário
Fossa Séptica
 depois de digerido, o lodo acumula no fundo do tanque 
séptico e, por efeito de adensamento e da redução dos 
sólidos voláteis na digestão, ocupa um volume 
correspondente à quarta parte do volumede lodo 
inicialmente produzido.
Tratamento Primário
Fossa Séptica
 caracterizado por um tanque preenchido por um material 
filtrante, geralmente pedra britada
 Os microorganismos aderidos às paredes deste material 
filtrante formam o biofilme que, ao receberem os despejos 
contendo matéria orgânica, iniciam o processo de digestão 
anaeróbia. 
 bactérias anaeróbias.
Tratamento Secundário
Filtro anaeróbio (FAN)
Tratamento Secundário
Filtro anaeróbio (FAN)
Tratamento Secundário
Filtro anaeróbio (FAN)
Filtro anaeróbio (FAN)
Dificuldades operacionais:
 falta de um dispositivo que permitisse a limpeza regular do 
filtro anaeróbio;
 falta de operação adequada, confundindo simplicidade 
operacional com a não necessidade de operação;
 disposição adequada do lodo retirado;
 falta de lugar adequado para coleta de amostras para 
análises;
 falta de um medidor de vazão;
 custo de implantação relativamente alto: variável entre US$ 
31 a 119 por habitante, com média de US$ 62,47 por 
habitante
Tratamento Secundário
Filtro anaeróbio (FAN)
Obs. Dados de Kamiyama (Sabesp), 1993
 material filtrante
 há formação de biofilme
 A matéria orgânica é degradada pelas bactérias presentes 
no biofilme
 presença de oxigênio no interior do tanque
 Promove a nitrificação
 remove DBO
Tratamento Secundário
Filtro aeróbio (FA)
Tratamento Secundário
Filtro aeróbio (FA)
Tratamento Secundário
ETE compacta 
com filtro aeróbio
Tratamento 
de Efluentes 
Sanitários
Fossa-Filtro
27/04/2018
Prof. MSc. Eidi Nishiwaki
Tratamento biológico
Anaeróbio
Fossa-Filtro
Tratamento biológico
Filtro Biológico (Anaeróbio)
Fossa-Filtro
Parâmetros de Construção da Fossa-
Filtro
Parâmetro
Características ABNT 
Filtro e Fossa
Altura Mínima Mín. 1,2 m
Tempo de Detenção 
Hidráulica (TDH)
Mín. 24 horas
Volume Mínimo 1,0 m3
Fossa-Filtro
Eficiência de 
tratamento da Fossa-Filtro
Parâmetro Fossa Séptica
Filtro Submerso
Anaeróbio
Filtro Aeróbio de 
leito móvel
DBO < 40 < 75 < 95
DQO < 40 < 70 < 80
Nitrogênio
Amoniacal
30 – 80
Nitrato < 70
Fosfato < 20 < 50 < 70
Clarificação < 60 < 90 < 95
Sólidos Solúveis 
Totais (SST)
< 60 < 90 < 95
Sólidos
Sedimentáveis
< 20 < 50 < 70
Fossa-Filtro
Fossa-Filtro
Fossa-Filtro
Fossa-Filtro
Fossa-Filtro
Condições específicas
 distâncias horizontais mínimas:
a)1,50 m de construções, limites de terreno, sumidouros, valas 
de infiltração e ramal predial de água; 
b)3,0 m de árvores e de qualquer ponto de rede pública de 
abastecimento de água;
c) 15,0 m de poços freáticos e de corpos de água de 
qualquer natureza.
 materiais, tampões de fechamento e dispositivos
a) resistência mecânica adequada às solicitações a que 
cada componente seja submetido;
b) resistência ao ataque químico de substâncias contidas no 
esgoto afluente ou geradas no processo de digestão.
Tanque Séptico
Dimensionamento
O volume útil total do tanque séptico deve ser calculado pela 
fórmula:
V = 1000 + N (C.TDH + K.Lf) 
Onde:
V = volume útil, em litros 
N = número de pessoas ou unidades de contribuição
C = contribuição de despejos, em litro/pessoa.dia ou em 
litro/unidade.dia
T = período de detenção, em dias
K = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente 
ao tempo de acumulação de lodo fresco
Lf = contribuição de lodo fresco, em litro/pessoa.dia ou em 
litro/unidade.dia
Tanque Séptico
Contribuição de 
despejos
Tanque Séptico
Período de detenção
Tanque Séptico
Acumulação de 
Lodo (K)
Tanque Séptico
Dimensões
 As medidas internas dos tanques devem observar o 
que segue:
a)profundidade útil: varia entre os valores mínimos e máximos 
recomendados, de acordo com o volume útil obtido 
mediante; 
b)diâmetro interno mínimo: 1,10 m; 
c) largura interna mínima: 0,80 m; 
d) relação comprimento/largura (para tanques prismáticos 
retangulares): mínimo 2:1; máximo 4:1.
Tanque Séptico
Dimensões
a ≥ 5 cm
b ≥ 5 cm
c = 1/3 h
h = profundidade útil
H = altura interna total
L = comprimento interno total
W = largura interna total (≥ 80 
cm)
Relação L/W: entre 2:1 e 4:1
Tanque Séptico
Dimensões
câmaras múltiplas em série é recomendado especialmente 
para os tanques de volumes pequeno a médio, servindo até 
30 pessoas
Tanque Séptico
Dimensões
D = diâmetro interno (≥ 1,10 m)
H = altura
Tanque Séptico
Dimensões
D = diâmetro interno (≥ 1,10 m)
e ≥ 30 cm - n = número de 
abertura em cada parede
d = altura da abertura (≥ 3 cm)
f = largura da abertura (≥ 3 cm)
g = 0,5 h para tanques com intervalo de limpeza de até quatro anos
2/3 h para tanques com intervalo de limpeza acima de cinco anos
Tanque Séptico
construção
Tanque Séptico
construção
Tanque Séptico
construção
Tanque Séptico
Construção
Tanque Séptico
Construção
Tanque Séptico
Construção
Tanque séptico
Construção
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
V = 1000 + N (C.TDH + K.Lf) 
Onde:
V = volume útil, em litros 
N = número de pessoas ou unidades de contribuição
C = contribuição de despejos, em litro/pessoa.dia ou em 
litro/unidade.dia
TDH = período de detenção, em dias
K = taxa de acumulação de lodo digerido em dias, equivalente 
ao tempo de acumulação de lodo fresco
Lf = contribuição de lodo fresco, em litro/pessoa.dia ou em 
litro/unidade.dia
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
V = 1000 + N*(C.TDH + K.Lf) 
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
V = 1000 + N*(C.TDH + K.Lf) 
L = N x C
L = 500 pessoas x 50 L/pessoa.dia
L = 25.000 L/dia
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
V = 1000 + N*(C.TDH + K.Lf) 
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
V = 1000 + N*(C.TDH + K.Lf) 
V = 1000 + 500 hab x (50 L/hab.dia x 0,5 dias + 57 x 0,20 L/dia)
V = 19.200 L
V = 19,2 m3
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
V = 1000 + N*(C.TDH + K.Lf)
Admitindo relação comprimento (B) / largura (L) equivalente a 
4,0, quais as dimensões de comprimento, largura e altura
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionar um tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
Admitindo relação comprimento (L) / largura (B) equivalente a 
4,0, quais as dimensões de comprimento, largura e altura
V = A x H
A = V / H
A = 19,2 m3 / 2,3 m
A = 8,3 m2
Tanque Séptico
Exemplo 1
Dimensionarum tanque séptico de câmara única para um 
centro comercial com 500 pessoas/dia, onde o efluente tem 
temperatura de 25°C e intervalo de limpeza (remoção de lodos) 
é de 1 ano.
Admitindo relação comprimento (L) / largura (B) equivalente a 
4,0, quais as dimensões de comprimento, largura e altura
L / B = 4
L = 4.B
A = L.B
A = 4.B.B
A = 4.B2
A = 8,3 m2
B = 1,4 m L = 5,8 m
Tanque Séptico
Exemplo 1
Centro comercial com 500 pessoas/dia
temperatura de 25°C
intervalo de limpeza (remoção de lodos) é 1 ano.
comprimento (L) / largura (B) = 4,0 A = 8,3 m2
L = 5,8 m
B = 1,4 m
h = 2,3 m
V = 19,2 m3
Tanque Séptico
Exemplo 2
Dimensionar um sistema de tanque séptico, de acordo com as 
disposições da Norma ABNT NBR 7229/93, considerando-se os 
seguintes elementos de projeto:
 População contribuinte ao sistema (N): 50 pessoas
 Padrão das residências contribuintes: médio
 Intervalo entre limpezas do tanque: 1 ano (adotado)
 Temperatura ambiente média (T) 22ºC
 Relação L/B = 3
Tanque Séptico
Construção
Filtro anaeróbio
Construção
Filtro anaeróbio
Parâmetro Valor
Altura do fundo falso (m) 0,60
Altura da camada de meio suporte (m) 0,60
Volume útil do fundo falso + meio suporte (m3) 1,00
Diâmetro mínimo (m) 1,10
Construção
Filtro anaeróbio
Exemplo 3
Determinar a velocidade superficial (vs) máxima em um filtro 
anaeróbio, dimensionado de acordo com as diretrizes da NBR 
13969 (ABNT 1997). Pressupostos:
 Altura do fundo falso: h1 = 0,60m
 Altura da camada de meio suporte: h2 = 0,60m
 Altura da lâmina da água acima do material de enchimento: 
h3 = 0,10m
 Tempo de detenção hidráulica: 12 h
 Porosidade do meio de suporte: 50%
 Altura útil total
Filtro anaeróbio
• Cálculo do volume do filtro
𝑉 = 1,60 ∙ 𝑄 ∙ 𝑡
𝐻 = ℎ1 + ℎ2 + ℎ3 = 1,30𝑚
𝑉 = 1,60 ∙ 𝑄 ∙ 12ℎ = 19,2 ∙ 𝑄
Obs.: Q (m3/h)
Exemplo 3
Determinar a velocidade superficial (vs) máxima em um filtro 
anaeróbio, dimensionado de acordo com as diretrizes da NBR 
13969 (ABNT 1997). 
Filtro anaeróbio
• Cálculo da área superficial
𝐴 = 𝑉/𝐻
𝐴 =
19,2 ∙ 𝑄
1,30𝑚
= 14,8 ∙ 𝑄
• Cálculo da área superficial útil (Au)
𝐴𝑢 = 𝐴 ∙ 0,50 𝐴 = 14,8 ∙ 𝑄 ∙ 0,50 = 7,4 ∙ 𝑄
• Cálculo da velocidade superficial no filtro (vs)
𝑣𝑠 = 𝑄/𝐴 𝑣𝑠 = 𝑄/(7,4 ∙ 𝑄) = 0,14𝑚/ℎ
Exemplo 3.1
Determinar a velocidade superficial (vs) máxima em um filtro 
anaeróbio, dimensionado de acordo com as diretrizes da NBR 
13969 (ABNT 1997). Pressupostos:
 Altura do fundo falso: h1 = 0,60m
 Altura da camada de meio suporte: h2 = 0,60m
 Altura da lâmina da água acima do material de enchimento: 
h3 = 0,10m
 Tempo de detenção hidráulica: 12 h
 Porosidade do meio de suporte: 50%
 Altura útil total
Filtro anaeróbio
• Cálculo do volume do filtro
𝑉 = 1,60 ∙ 𝑄 ∙ 𝑡
𝐻 = ℎ1 + ℎ2 + ℎ3 = 1,30𝑚
𝑉 = 1,60 ∙ 𝑄 ∙ 0,5𝑑 = 0,80 ∙ 𝑄
Obs.: Q (m3/dia)
Exemplo 3.1
Determinar a velocidade superficial (vs) máxima em um filtro 
anaeróbio, dimensionado de acordo com as diretrizes da NBR 
13969 (ABNT 1997). 
Filtro anaeróbio
• Cálculo da área superficial
𝐴 = 𝑉/𝐻
𝐴 =
0,80 ∙ 𝑄
1,30𝑚
= 0,615 ∙ 𝑄
• Cálculo da área superficial útil (Au)
𝐴𝑢 = 𝐴 ∙ 0,50 𝐴 = 0,615 ∙ 𝑄 ∙ 0,50 = 0,308 ∙ 𝑄
• Cálculo da velocidade superficial no filtro (vs)
𝑣𝑠 = 𝑄/𝐴 𝑣𝑠 = 𝑄/(0,308 ∙ 𝑄) = 3,25𝑚/𝑑𝑖𝑎
Obs.: Q (m3/dia)
Exemplo 4
Dimensionar o filtro anaeróbio do tanque séptico que atende 50 
pessoas (exemplo 2). Utilizar os seguintes pressupostos:
 Altura do fundo falso: h1 = 0,60m
 Altura da camada de meio suporte: h2 = 0,60m
 Altura da lâmina da água acima do material de enchimento: 
h3 = 0,10m
 Tempo de detenção hidráulica: 12 h
 Porosidade do meio de suporte: 50%
Filtro anaeróbio
Tempo de detenção 
hidráulica
Filtro anaeróbio
Vazão (Q)
(L/dia)
Tempo de detenção hidráulica (dia)
t < 15ºC 15ºC < t < 25ºC t > 25ºC
Até 1500 1,17 1,00 0,92
1501 a 3000 1,08 0,92 0,83
3001 a 4500 1,00 0,83 0,75
4501 a 6000 0,92 0,75 0,67
6001 a 7500 0,83 0,67 0,58
7501 a 9000 0,75 0,58 0,50
Acima de 9001 0,75 0,50 0,50