Tratamento de Efluente de Indústria de Refrigerantes

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INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DO 
TRIÂNGULO MINEIRO – CAMPUS UBERABA 
MESTRADO PROFISSIONAL EM CIÊNCIA E TECNOLOGIA DE ALIMENTOS 
 
 
 
JULIANA SARAIVA FIOCHI PENA 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO E TRATABILIDADE DO EFLUENTE GERADO EM 
INDÚSTRIA DE REFRIGERANTES EMPREGANDO REATOR UASB 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
UBERABA, MG 
2016 
 
JULIANA SARAIVA FIOCHI PENA 
 
 
 
 
 
 
 
CARACTERIZAÇÃO E TRATABILIDADE DO EFLUENTE GERADO EM 
INDÚSTRIA DE REFRIGERANTES EMPREGANDO REATOR UASB 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
graduação em Ciência e Tecnologia de 
Alimentos, do Instituto Federal de Educação, 
Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro- 
Campus Uberaba, como requisito parcial para 
obtenção do título de Mestre em Ciência e 
Tecnologia de Alimentos. 
 Orientador: Prof. Dr. Amilton Diniz e Souza 
 
 
 
UBERABA, MG 
2016
 
JULIANA SARAIVA FIOCHI PENA 
 
 
CARACTERIZAÇÃO E TRATABILIDADE DO EFLUENTE GERADO EM 
INDÚSTRIA DE REFRIGERANTES EMPREGANDO REATOR UASB 
 
 
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-
graduação em Ciência e Tecnologia de 
Alimentos, do Instituto Federal de Educação, 
Ciência e Tecnologia do Triângulo Mineiro- 
Campus Uberaba, como requisito parcial para 
obtenção do título de Mestre em Ciência e 
Tecnologia de Alimentos. 
 
Aprovada em 13 de dezembro de 2016 
Banca Examinadora 
__________________________________________________________ 
Prof. Dr. Amilton Diniz e Souza (Orientador) – IFTM, Campus Uberaba 
 
___________________________________________________________ 
Prof. Dra. Gislaine Fernandes – IFTM, Campus Uberaba 
 
__________________________________________________________ 
Profa. Dr. Lucas Ferreira de Paula – IFTM, Campus Uberaba 
 
 
 
 
UBERABA, MG 
2016
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Aos meus pais, Júlio e Virginia, pela 
educação, por minha formação e incentivo em 
todas as etapas da minha vida. 
 
Ao meu esposo Felipe, pelo apoio e ajuda 
nos momentos difíceis. 
 
Ao meu anjo Theo, que em um momento 
importante da minha vida, veio para me 
fortalecer mais ainda e incentivar vencer essa 
batalha.
 
 
AGRADECIMENTOS 
 
Agradeço primeiramente a Deus pela oportunidade de estar aonde cheguei, me 
amparando sempre nos momentos difíceis. 
 
Ao Professor Doutor Amilton Diniz e Souza. Mais que um orientador, um amigo, 
esclarecendo dúvidas com atenção e, no meu caso em particular, compreendendo a situação em 
que estava. Como orientador sempre prestando todo o suporte necessário para realização deste 
trabalho. Agradeço a orientação, o apoio, a confiança e a compreensão. 
 
Aos Campi Uberaba do Instituto Federal do Triângulo Mineiro pelo apoio e suporte 
prestado para realização do projeto. 
 
À técnica do laboratório de Microbiologia do IFTM – Campus Uberaba, Cintia, que 
contribuiu muito no decorrer das análises, dando todo o apoio necessário. 
 
Ao Professor Vinícius da Universidade Federal do Triângulo Mineiro que confeccionou 
e cedeu prestativamente o reator UASB, escala de laboratório, para desenvolvimento da 
pesquisa. 
 
Aos meus pais, Júlio e Virgínia, que me educaram e me tornaram a pessoa que 
sou. Agradeço a tudo que fizeram e passaram para que eu chegasse até aqui. Ao meu 
esposo Felipe, que sempre me apoiou, me entendeu, colaborou e vibrou comigo nesta nova 
conquista. 
 
A todos que contribuíram direta ou indiretamente para a concretização deste trabalho. 
 
 
SUMÁRIO 
RESUMO ......................................................................................................................... 8 
ABSTRACT ..................................................................................................................... 9 
1.INTRODUÇÃO ............................................................................................................ 8 
2. OBJETIVOS ................................................................................................................ 8 
2.1 Objetivos Específicos .............................................................................................................. 8 
2. REVISÃO DE LITERATURA .................................................................................. 9 
2.1 O PROCESSO DE TRATAMENTO ANAERÓBIO PARA EFLUENTES LÍQUIDOS ............................ 9 
2.1.1 Reatores Anaeróbios ......................................................................................................... 10 
2.1.3 Tratamento anaeróbio de efluentes de refrigerantes ....................................................... 10 
2.2 a FABRICAÇÃO DE REFRIGERANTES E A GERAÇÃO DE EFLUENTES ....................................... 11 
2.2.1 Preparo do Xarope Simples ............................................................................................... 13 
2.2.2 Preparo do Xarope Final .................................................................................................... 13 
2.2.3 Preparo e Envase dos Vasilhames, Latas e Garrafas Pet ................................................... 13 
2.3 TRATABILIDADE DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS ............................................................................ 14 
2.2.1 Aspectos Gerais da Digestão Anaeróbia ............................................................................ 15 
2.2.2 Tratamento biológico por reator UASB ............................................................................. 18 
2.3 CRITÉRIOS DE PROJETO DO REATOR UASB ........................................................................... 21 
2.3.1 Inoculação e partida .......................................................................................................... 21 
2.3.2 Características da biomassa em reatores UASB ................................................................ 21 
2.4 ASPECTOS LEGAIS PARA LANÇAMENTOS DE EFLUENTES NO BRASIL E NO ESTADOS DE MINAS 
GERAIS .................................................................................................................................................. 22 
3. MATERIAIS E MÉTODOS..................................................................................... 24 
3.1 Dados gerais sobre a indústria de refrigerante .................................................................... 24 
3.2 Caracterização da água residuária ....................................................................................... 24 
3.3 Tratabilidade anaeróbia empregando reator UASB ............................................................. 24 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 27 
4.1 Análise da biomassa ............................................................................................................. 28 
4.2 Produção do Biogás .............................................................................................................. 29 
4.3 Eficiência do tratamento por Reator UASB – Escala laboratorial ......................................... 30 
5. CONCLUSÃO ........................................................................................................... 33 
6. RECOMENDAÇÕES ............................................................................................... 34 
7. REFERÊNCIAS ........................................................................................................ 35“ Cada dia que amanhece assemelha-se 
a uma página em branco, na qual gravamos os 
nossos pensamentos, ações e atitudes. Na 
essência, cada dia é a preparação de nosso 
próprio amanhã”. 
 
Chico Xavier 
 
 
 
RESUMO 
 
Os processos industriais empregados nas indústrias de refrigerantes demandam grande 
quantidade de água, seja para garantir a qualidade dos produtos, seja para a sanitização 
de equipamentos e ambientes. Consequentemente, o volume do efluente gerado é 
proporcional a este consumo, com os acréscimos dos riscos ambientais e transtornos da 
não conformidade. Estes efluentes, sem tratamento, ao serem despejados com os seus 
poluentes característicos causam a alteração de qualidade nos corpos receptores e 
consequentemente a sua poluição. O presente trabalho consistiu na caracterização do 
efluente bruto gerado numa indústria de refrigerantes e avaliação do desempenho de um 
Reator de Fluxo Ascendente e Manta de lodo (UASB), em escala de laboratório, para o 
seu tratamento. O reator utilizado neste ensaio foi construído em acrílico, com um volume 
útil de 1,5 litros e formato cilíndrico. O efluente bruto foi coletado de um tanque de 
equalização, localizado a jusante do setor de produção da fábrica e transportado 
semanalmente para o IFTM, setor anexo ao Laboratório de Microbiologia. O sistema foi 
alimentado através de uma bomba dosadora modelo EX0704. A caracterização do 
efluente apresentou concentrações típicas de efluentes deste ramo de indústria, portanto 
exigindo tratamento específico para alcançar padrões compatíveis com a legislação para 
lançamento em corpo hídrico. A avaliação da eficiência do sistema e da estabilidade 
operacional foi realizada através dos parâmetros DQO, DBO, produção de biogás, 
temperatura, pH e a qualidade do inóculo. O lodo inoculado teve boa adaptação ao resíduo 
líquido da fabricação de refrigerantes e as configurações de projeto do reator UASB 
garantiram uma boa eficiência do sistema em relação à remoção de matéria orgânica na 
forma de DQO (74,03%) e capacidade elevada de produção de biogás. Durante o período 
pesquisado, o reator manteve a estabilidade operacional, uma vez que, a temperatura e 
pH tiveram variações mínimas. 
Palavras-Chaves: Reator UASB, tratamento anaeróbio, efluente industrial.
 
 
 
ABSTRACT 
 
Industrial processes used in soft drinks industries require large amounts of water, is to 
ensure the quality of products, whether for the sanitization of equipment and 
environments. Consequently, the volume of effluent generated is proportional to this 
consumption, with the additions of the risks and inconvenience of non-compliance. These 
effluents, without treatment, to be discharged with their characteristic pollutants cause 
quality change in receiving bodies and hence its pollution . This work was the 
characterization of the raw wastewater generated in the soft drink industry and 
performance evaluation of a Upflow Reactor and Sludge Blanket (UASB) in laboratory 
scale for their treatment. The reactor used in this test was constructed of acrylic, with a 
working volume of 1.5 liters and a cylindrical shape. The raw wastewater was collected 
from an equalization tank, located downstream of the factory production sector and 
transported weekly to the IFTM annexed sector the Microbiology Laboratory. The system 
was fed via a metering pump EX0704 model. The characterization of the effluent showed 
typical concentrations of effluent from this branch of industry, thus requiring specific 
treatment to achieve standards-compliant legislation to release water body. The rating 
system efficiency and operational stability was carried out using the parameters COD, 
BOD, biogas, temperature, pH and the quality of the inoculum. The inoculated sludge had 
good adaptation to the liquid waste from the manufacture of soft drinks and reactor design 
configurations UASB guaranteed a good system efficiency in relation to the removal of 
organic matter in the form of COD (74.03%) and high capacity production biogas. During 
the period studied, the reactor remained operational stability, since the temperature and 
pH were minimal variations. 
 
Key Words: Uasb reactor. Anaerobic treatment. Industrial effluent. 
 
 
 
 
 
8 
 
 
1.INTRODUÇÃO 
 
Os impactos ambientais nos cursos hídricos se devem, principalmente, ao processo 
de urbanização, aos usos agrícolas e lançamento de efluentes industriais. Tais impactos 
decorrem do gerenciamento inadequado dos resíduos sólidos e efluentes líquidos não tratados 
(MACÊDO, 2007). Os efluentes líquidos ao serem despejados com os seus poluentes 
característicos causam a alteração de qualidade nos corpos receptores e consequentemente a 
sua poluição (degradação), sendo o tratamento dos efluentes uma das ações mitigadoras mais 
significativas para a solução do problema. 
Todos os setores da sociedade geram resíduos, porém o setor industrial é o principal 
alvo, tanto pela quantidade, como pela toxidez dos resíduos gerados. As indústrias de bebidas 
não constituem exceção, também geram resíduos, liberando, principalmente, efluentes líquidos 
com elevada carga de matéria orgânica biodegradável. Estes efluentes líquidos, quando 
lançados diretamente nos cursos de água, provocam poluição, então a questão passa a ser como 
realizar o tratamento destes efluentes de forma sustentável. 
De acordo com Metcalf e Eddy (2003), um sistema de tratamento de efluentes para 
ser sugerido exige a realização de um levantamento detalhado da caracterização qualitativa do 
efluente. Dentre as tecnologias empregadas nos tratamentos de efluentes industriais, o Reator 
de Fluxo Ascendente e Manta de lodo (UASB) vem ganhando destaque. Este mecanismo é uma 
alternativa de tratamento biológico fundamentada na transformação dos poluentes dissolvidos 
e em suspensão pela ação de microorganismos, bactérias, fungos e protozoários, em gases, água, 
novos microorganismos e sólidos sedimentáveis. 
Pela abordagem de tecnologias mais limpas e quando comparados aos processos 
aeróbios convencionais, os reatores anaeróbios apresentam diversas vantagens. Pode- se esperar 
um sistema de baixo custo, baixo consumo de energia, menos lodo, geram biogás, que pode ser 
usado como fonte de energia dentro da fábrica. (CHERNICHARO, 2007). 
Estudos vêm demonstrando boa aplicabilidade do Reator de Fluxo Ascendente e 
Manta de lodo (UASB) em indústrias que produzem refrigerantes. Neste segmento há uma 
produção complexa de águas residuárias, que podem causar a poluição dos corpos d’água se 
forem lançadas sem o devido tratamento (KATO, 1994). Os efluentes líquidos da produção de 
refrigerantes são, em geral, oriundos das etapas de lavagem (vasilhames, equipamentos e 
instalações), de lotes defeituosos e perdas de processo. As principais características desse tipo 
9 
 
 
de efluente são: o pH alcalino, gerado pelas soluções de limpeza utilizadas e a elevada carga 
orgânica, decorrente do açúcar do xarope e de extratos vegetais utilizados na composição. 
Dentro deste contexto, na inexistência de gestão de resíduos na indústria estudada, 
estes são em sua maioria descartados de maneira inadequada, podendo causar algum impacto 
ao corpo receptor que o recebe. Neste trabalho, propõe-se caracterizar os efluentes produzidos 
por uma indústria de refrigerantes segundo parâmetros físico-químicos, simular a tratabilidade 
dos efluentes amostrados em planta piloto e avaliar o desempenho de um reator UASB em 
escala laboratorial. O estudo buscou mostrar a importância dessa tecnologia no tratamento de 
efluentes líquidos desse tipo de indústria e também a potencial contribuição para o 
enquadramento deste efluente aos padrõesda legislação ambiental federal e estadual vigentes. 
 
 
8 
 
 
2. OBJETIVOS 
 
Este trabalho tem como objetivo geral caracterizar os efluentes oriundos da produção 
de refrigerantes através de parâmetros físico-químicos e avaliar o desempenho de um reator 
anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo – UASB – em escala laboratorial tratando este 
efluente. 
 
2.1 OBJETIVOS ESPECÍFICOS 
 
 Caracterizar do ponto de vista físico-químico os efluentes gerados pelo processo 
de fabricação de refrigerantes; 
 Avaliar a eficiência do reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo – 
UASB – em escala laboratorial na remoção de matéria orgânica em forma de 
DQO. 
 Verificar se o efluente final atende a legislação ambiental para lançamento em 
corpo hídrico. 
 
 
 
 
9 
 
 
2. REVISÃO DE LITERATURA 
 
 
2.1 O PROCESSO DE TRATAMENTO ANAERÓBIO PARA EFLUENTES LÍQUIDOS 
 
Dentre os vários processos de tratamento, a digestão anaeróbia é um dos que está sendo 
mais usado por pesquisadores, indústrias e instituições públicas, como uma alternativa para 
tratar os efluentes, desde a década de 1970. Nas décadas de 1950 e 1960, o longo tempo de 
detenção hidráulica tornava o processo economicamente inviável, pois o reator ocupava um 
volume muito grande. Hoje, isto pode ser resolvido, desde que seja mantida uma alta 
concentração de microrganismos dentro do sistema, a qual poderá ser conseguida através de 
recirculação externa ou de retenção de microrganismos dentro do reator (RINTALA, 1991; 
LETTINGA, 1994; VIÑAS, 1994; HIRATA, 1994, ANNACHHATRE, 1996). Existem alguns 
processos de digestão anaeróbia que podem atingir essa meta, tais como filtros anaeróbios, 
reator de leito fluidificado, digestor de contato, Expanded Granular Sludge Bed (EGSB) e o 
Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor (UASB) (HENZE e HARREMÖES, 1983; 
ANNACHHATRE, 1996; FRANKLIN, 2001). 
Os processos anaeróbios de alta taxa , capazes de receber maiores quantidades de carga 
orgânica, foram usados nos anos 70 para tratar efluentes de indústrias alimentícias (açúcar) que 
possuíam compostos facilmente biodegradáveis. Posteriormente foram usados para efluentes 
industriais complexos e tóxicos (RINTALA, 1991; FRANKLIN, 2001). 
Os filtros anaeróbios foram os primeiros sistemas anaeróbios usados para o tratamento 
direto de esgotos domésticos. O seu uso em escala real para esgotos industriais foi feito em 
1972, para tratar esgotos de amido de trigo (McCARTY, 2001). O desenvolvimento da 
tecnologia anaeróbia para tratamento de efluentes líquidos tem a finalidade de reduzir o tempo 
de detenção hidráulica, reter o máximo de biomassa, tornar a operação destes sistemas mais 
simples e estimar a eficiência de remoção de matéria orgânica 15 de acordo com as 
características do efluente (HENZE e HARREMÖES, 1983). A aplicabilidade de processos 
anaeróbios em efluentes de indústrias de bebidas já é conhecida. HIRATA (1994), KATO 
(1994), e McCARTY (2001), comentam outros segmentos industriais tais como álcool, 
laticínios, alimentos, frigoríficos, abatedouros e papéis, para os quais já existe experiência 
suficiente em tratamento anaeróbio e que ainda devem ter muito mercado para o futuro. 
 
10 
 
 
2.1.1 Reatores Anaeróbios 
 
Para que um sistema de tratamento de esgoto seja ideal, é necessário que a remoção da 
matéria orgânica seja a mais alta possível com um menor tempo de permanência. Portanto, para 
se comparar os diversos modelos de sistemas de tratamento, deve-se avaliar a relação entre a 
eficiência da remoção da DQO em função do tempo de detenção hidráulica (van HAANDEL e 
LETTINGA, 1994). A primeira aplicação do tratamento anaeróbio em escala real foi para 
esgoto doméstico, na França, em 1881. Desde então, vários tanques anaeróbios foram 
desenvolvidos e usados para o tratamento de esgotos, sendo os mais conhecidos: tanques 
sépticos (Inglaterra), tanques Imhoff (Alemanha), filtros anaeróbios e digestores de lodo 
convencionais (van HAANDEL e LETTINGA, 1994; VIEIRA, 1994; McCARTY, 2001). 20 
De acordo com dados experimentais de van HAANDEL e LETTINGA (1994), para 
temperaturas maiores que 20 ºC, os sistemas de tratamento anaeróbio, utilizando reatores 
UASB, de leito fluidificado e filtro anaeróbio, removem mais do que 80% da DQO. No entanto, 
há variação no tempo de permanência do efluente. Estes autores compararam a eficiência de 
remoção da DQO entre os 3 sistemas citados acima e observaram que o UASB e o reator de 
leito fluidificado obtêm a mesma eficiência de remoção da DQO a um mesmo tempo de 
detenção hidráulica (TDH). Já o filtro anaeróbio necessita de um TDH maior para obter o 
mesmo percentual de remoção da DQO. 
 
2.1.3 Tratamento anaeróbio de efluentes de refrigerantes 
 
Segundo Tocchini e Nisida (1995, apud GALVÃO, 2011), os refrigerantes são fluídos, 
não alcoólicos, que são geralmente adoçados, acidificados, aromatizados, coloridos 
artificialmente e gaseificados com dióxido de carbono. As matérias-primas principais para a 
produção de refrigerantes são: água, açúcar, concentrado, sucos de fruta, gás carbônico, 
acidulantes e corantes. 
Esgotos de indústrias alimentícias, como exemplo, os de refrigerantes, podem ser tratados 
biologicamente pelos reatores aeróbios e anaeróbios. Eles têm uma alta carga orgânica (DQO) 
de 20-180 g/L, embora muitos, como carboidratos, proteínas e em alguns casos, pequenas 
quantidades de lipídios, sejam facilmente biodegradáveis e com DBO de 12- 50 g/L. 
O processo mais usual de tratamento dos efluentes da fabricação de refrigerantes é 
constituído por três etapas: 
11 
 
 
- Preliminar (remoção de areia, separação de água e óleo e peneiramento); 
- Primário (correção de pH); 
- Secundário (reator anaeróbio). 
 
A proposta de utilizar um reator anaeróbio de fluxo ascendente para tratar tais efluentes 
justifica-se pelo fato que neste sistema de tratamento não existe a necessidade de equipamento 
de aeração, o investimento energético é baixo e existe a produção de baixa quantidade de lodo 
excedente quando comparado ao processo aeróbio (GHALY e PYKE, 1991; CORDOBA et al., 
1984). Além disso, a utilização de tecnologias anaeróbias para o tratamento de efluentes 
industriais de alta carga exige uma demanda de área relativamente baixa. Por isso, através da 
implantação de um sistema de tratamento em reator anaeróbio de fluxo ascendente e, como 
consequência, a determinação da alta eficiência, de remoção da matéria orgânica. O estudo em 
questão poderá representar uma importância bastante significativa para tratamento de resíduos 
industriais, contribuindo assim para o enquadramento dos efluentes industriais aos padrões de 
legislação ambiental brasileira em vigor, que estão cada vez mais rígidos. 
 
 
 
2.2 A FABRICAÇÃO DE REFRIGERANTES E A GERAÇÃO DE EFLUENTES 
 
A produção de refrigerante se modernizou muito com o passar do tempo, mas os 
ingredientes principais ainda continuam os mesmos (água, CO2 (para a carbonatação), açúcar 
cristal e sumo de fruta(s) (em caso de refrigerantes de fruta) ou extrato vegetal (em caso de 
refrigerantes de cola)) e, além desses, hoje também se usa diversos aditivos como conservantes 
(p.e., sorbato de potássio e benzoato de sódio), estabilizantes, acidulantes, corantes, essências 
(guaraná, cola, limão, laranja, tutti-frutti), entre outros. 
O processo de produção do refrigerante pode ser dividido em três partes: o preparo do 
xarope simples, obtenção do xarope composto e o processo de diluição, carbonatação e 
envasamento. 
 
De acordo com Temps (2000, apud WEBBER, 2006), no processo de produção de um 
litro de refrigerante são gerados de 2 a 4 litrosde efluente, sendo que algumas fábricas chegam 
a produzir cerca de um milhão de litros de refrigerante por dia. No Brasil, existem cerca de 835 
12 
 
 
indústrias nesse seguimento, e a maioria é de pequeno e médio porte, sendo que essas são as 
que geralmente acabam descartando efluente incorretamente e contaminando muitas vezes o 
solo e o lençol freático. 
Na figura 1 é apresentada um panorama geral da fábrica, especificando todo o 
funcionamento interno da produção do refrigerante e identificando os pontos de geração de 
efluentes. 
 
 
 
FIGURA 1 - Processo de Produção do Refrigerante. 
 
 
 
 
 
Tratamento da água
Xaroparia 
(produção de efluente)
Xarope Simples (água 
e açucar)
Xarope Composto ( aditivos 
alimentícios e suco)
Diluição (água)
Carbonatação
Linha de envase 
(produção de efluente)
Refrigerante
13 
 
 
 
 
 
2.2.1 Preparo do Xarope Simples 
 
O açúcar é diluído em água aquecida, seguida da etapa de cozimento à temperatura de 85 
a 100ºC. Essa mistura ainda passa por um processo prévio de limpeza, geralmente por filtros 
de areia, filtros bag, e depois processos de desodorização e clarificação em colunas de troca 
iônica e filtros de carvão ativado, a fim de garantir a qualidade nos requisitos gosto, odor e cor 
do xarope simples. Em seguida é resfriado para seguir o processo ou é armazenado em tanques 
(GALVÃO, 2010). 
 
2.2.2 Preparo do Xarope Final 
 
São misturados ao xarope simples, água tratada desaerada, sucos naturais e compostos 
concentrados contendo estabilizantes, conservantes, corantes, extratos vegetais, entre outros. 
É necessário destacar que para o preparo de xarope final de produtos dietéticos (light ou 
zero) são adicionados edulcorantes sintéticos, como aspartame, ciclamato, sacarina, em 
substituição ao xarope simples que contém açúcar (GALVÃO, 2010). 
Durante as duas primeiras etapas, ocorre apenas a geração de efluentes devido a lavagem 
dos tanques, que é feita com água, soda cáustica, utilizando escovas, além das perdas ocorridas 
no sistema, que são pequenas (IRL INDUSTRIA DE REFRIGERANTES LTDA, 2010; 
GALVÃO, 2010; ALVES, 2012). 
 
2.2.3 Preparo e Envase dos Vasilhames, Latas e Garrafas Pet 
 
Ocorre a diluição do xarope final na água tratada e a carbonatação do xarope, dando 
origem à etapa final da fabricação da bebida. Em seguida, o fluido passa pelo processo de 
carbonatação final, é inserido o gás carbônico, elemento que confere as características de 
refrescância e de acidez própria dos refrigerantes. Logo após, segue para o polimento do 
líquido, geralmente feito por filtração e, então, o envase (GALVÃO, 2010). 
As embalagens descartáveis são aquelas feitas de latas e garrafas pet, enquanto que as 
embalagens retornáveis se constituem basicamente dos vasilhames de vidro. 
14 
 
 
Nessa etapa de preparo de vasilhames, geralmente, as embalagens retornáveis passam por 
um rigoroso processo de lavagem em solução alcalina (soda cáustica 2,0 a 2,5%), seguido do 
enxágue com água clorada 2 a 4 ppm, para assegurar a higienização das mesmas, já as 
embalagens não retornáveis são lavadas apenas com água com cloro 2 a 4 ppm (GALVÃO, 
2011; ALVES, 2012). 
Conforme ilustrado na figura 1, dois pontos na produção do refrigerante merecem 
destaque na geração de efluentes: 
Etapa 3: Xaroparia - os efluentes provenientes da xaroparia são referentes às perdas 
ocorridas dos tanques e pelo Clean in Place (CIP) um sistema de limpeza e sanitização realizado 
no interior dos tanques de armazenamento de xaropes, é uma etapa para retirar a sujeira mais 
grosseira do último produto produzido. 
Etapa 6: Linha de envase - as garrafas prontas são conduzidas através de esteira metálica 
contendo água para o deslizamento das garrafas, produzindo efluentes. Além disso, as garrafas 
são lavadas, interna e externamente, com jatos de água clorada pressurizada produzindo mais 
efluentes. 
Para garantir um eficiente tratamento do efluente produzido na produção do refrigerante, 
é fundamental não só a identificação dos pontos geradores de efluentes, como também a análise 
das principais características destes e a seleção de um apropriado sistema de tratamento da água 
residuária. 
 
2.3 TRATABILIDADE DE ÁGUAS RESIDUÁRIAS 
 
Conforme Metcalf & Eddy (2003), a escolha dos processos de tratamento de águas 
residuais é de fundamental importância para o sucesso do empreendimento. Por isso, esta deve 
ser bastante criteriosa e fundamentada na caracterização adequada do efluente a ser tratado. 
De acordo com von Sperling (2012) e Chernicharo (2008), os tratamentos que envolvem 
microrganismos são extremamente benéficos nos casos onde esses podem ser implantados de 
maneira eficiente, eles são indicados para tratar águas com elevada carga orgânica. Os 
tratamentos biológicos são processos que maximizam os processos naturais de depuração que 
ocorrem no ambiente, logo, nesses sistemas muitas vezes não há necessidade de produtos 
químicos e nem grandes intervenções antrópicas. 
A decomposição da matéria orgânica pode ser realizada na presença ou ausência de 
oxigênio livre. Na presença, isto é, a partir de processo aeróbio, a oxidação realizada é completa, 
15 
 
 
e a molécula orgânica é totalmente quebrada, cedendo toda a energia potencialmente produzida 
e formando como produto final o dióxido de carbono (CO2), desprovido de energia útil. Por 
outro lado, na ausência de oxigênio livre (processo anaeróbio), a oxidação é apenas parcial, 
levando à formação de produtos finais como o metano (CH4), álcoois ou ácidos graxos, ainda 
com energia potencialmente disponível, energia potencial que pode ser transformada em 
energia elétrica se em quantidade e qualidade que torne economicamente viável sua utilização. 
Como não ocorre a oxidação total, a quantidade de energia liberada é muito menor do que nas 
reações aeróbias (METCALF & EDDY, 2003; WEBBER, 2006; CHERNICHARO, 2008). 
 
2.2.1 Aspectos Gerais da Digestão Anaeróbia 
 
A despoluição da água residuária industrial tem sido cada vez mais fonte de estudos para 
evitar impactos ambientais. A decomposição anaeróbia da matéria orgânica pode ser 
considerada como uma das mais antigas tecnologias para estabilização do efluente. O 
tratamento anaeróbio converte os poluentes orgânicos presentes na água residuária em pequena 
quantidade de lodo e uma grande quantidade de biogás (metano e dióxido de carbono), restando 
uma fração de difícil degradação. A degradação biológica de compostos orgânicos complexos 
ocorre em vários estágios bioquímicos consecutivos (reações em cadeia), cada qual realizado 
por diferentes grupos de microrganismos específicos. Vários produtos intermediários são 
continuamente gerados e imediatamente processados, havendo a necessidade dos vários 
estágios ocorrerem na mesma velocidade a fim de evitar distúrbios, como o acúmulo de ácidos, 
que pode resultar na falência do reator. Isso também pode ocorrer se não houver monitoramento 
de variáveis importantes para o controle da digestão anaeróbia como, por exemplo, temperatura, 
pH, nutrientes, taxa de carregamento orgânico e produção de metano por microrganismos 
(FORESTI et al., 2002). 
Simplificando o processo de degradação, quatro fases principais podem ser distinguidas 
podendo haver a inclusão de uma quinta fase, dependendo da composição química do despejo 
a ser tratado, como a seguir: 
Hidrólise: hidrólise de materiais particulados complexos (polímeros) em materiais 
dissolvidos mais simples (moléculas menores), os quais podem atravessar as paredes celulares 
dos microrganismos fermentativos. Esta conversão de materiais particulados em materiais 
dissolvidosé conseguida através da ação de exoenzimas excretadas pelas bactérias 
fermentativas hidrolíticas. 
16 
 
 
Acidogênese: os produtos solúveis oriundos da fase de hidrólise são metabolizados no 
interior das células das bactérias fermentativas, sendo convertidos em diversos compostos mais 
simples, os quais são então excretados pelas células. Os compostos produzidos incluem ácidos 
graxos voláteis, álcoois, ácido lático, gás carbônico, hidrogênio, amônia e sulfeto de hidrogênio, 
além de novas células bacterianas. Como os ácidos graxos voláteis são os principais produtos 
dos organismos fermentativos, estes são usualmente designados de bactérias fermentativas 
acidogênicas (exemplo, espécies Clostridium e Bacteroids). 
Acetogênese: as bactérias acetogênicas são responsáveis pela oxidação dos produtos 
gerados na fase acidogênica em substrato apropriado para as bactérias metanogênicas. Os 
produtos gerados pelas bactérias acetogênicas são o hidrogênio, o dióxido de carbono e o 
acetato. 
Metanogênese: etapa final do processo de degradação anaeróbia de compostos orgânicos 
em metano e dióxido de carbono efetuada pelas arqueas metanogênicas. Em função de sua 
afinidade por substrato e magnitude de produção de metano, as metanogênicas são divididas 
em dois grupos principais: 
- Metanogênicas acetoclásticas: formam metano a partir do ácido acético ou metanol. São 
os microrganismos predominantes na digestão anaeróbia, responsáveis por cerca de 60 a 70 % 
de toda a produção de metano. Pertencem a dois gêneros principais: Methanosarcina (formato 
de cocos) e Methanosaeta (formato de filamentos). 
- Metanogênicas hidrogenotróficas: praticamente todas as espécies conhecidas de 
bactérias metanogênicas são capazes de produzir metano a partir de hidrogênio e dióxido de 
carbono. Os gêneros mais frequentemente isolados em reatores anaeróbios são: 
Methanobacterium, Methanospirillum e Methanobrevibacter. 
Sulfetogênese: a produção de sulfetos é um processo no qual o sulfato e outros compostos 
a base de enxofre são utilizados como aceptores de elétrons durante a oxidação de compostos 
orgânicos. Durante este processo, sulfato, sulfito e outros compostos sulfurados são reduzidos 
a sulfeto, através da ação de um grupo de microrganismos anaeróbios estritos, denominadas 
bactérias redutoras de sulfato (ou bactérias sulforedutoras). 
Na presença de sulfato, as bactérias redutoras de sulfato (BRS) passam a competir com 
os microrganismos fermentativos, acetogênicos e metanogênicos pelos substratos disponíveis. 
A importância dessa competição bacteriana é maior quando ocorre o aumento da concentração 
relativa de SO4-2 em relação à concentração de DQO. 
Uma representação esquemática e as etapas da digestão anaeróbia são mostradas na Figura 2. 
17 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 1 - Sequências metabólicas ne grupos microbianos envolvidos na digestão 
anaeróbia. 
FONTE: Adaptado de Chernicharo (1997) 
 
Matéria Orgânica Complexa
( carboidratos, proteínas, 
lipídios)
Matéria Orgânica Simples
( açúcares, aminoácidos, 
peptídios)
Ácidos Orgânicos
( propionato, butireto, etc)
Acetato H2 + CO2 
Metanogênicas 
Hidrogenotróficas 
Metanogênicas 
Acetoclásticas 
CH4 + CO2 
18 
 
 
2.2.2 Tratamento biológico por reator UASB 
 
Segundo Sottoriva (2003), processos anaeróbios compreendem grupos de 
microorganismos que não sobrevivem em ambientes aeróbios. Nos processos anaeróbios, além 
dos microorganismos metabolizarem material orgânico num ambiente, onde há a presença de 
oxidante, existem também alguns microorganismos que conseguem metabolizar a matéria 
orgânica, sem que haja um oxidante presente, que é o caso da fermentação, a qual forma como 
produtos finais dessa degradação o metano e o dióxido de carbono. 
Os sistemas anaeróbios de tratamentos vêm ganhando destaque em nível mundial e 
principalmente em países tropicais, como o Brasil, onde as condições climáticas são favoráveis. 
Diversos estudos realizados, em escala piloto, têm demonstrado que o reator UASB é uma 
tecnologia sustentável e simples para tratamento de efluente. 
O reator do tipo UASB trabalha de maneira a maximizar as relações de degradação 
microbiana anaeróbia. Há três áreas distintas dentro do reator trabalhando de maneira 
progressiva, separando a fase líquida, sólida e gasosa. É formado no fundo do reator uma área 
de sedimentação das partículas sólidas. Sobreposta por uma área onde se encontra o material 
biológico que entra em contato com o material orgânico promovendo a maior parte da 
degradação. E uma terceira região com barreiras físicas que impedem a saída do material 
biológico do reator e permitem, separadamente, apenas a passagem do biogás e do líquido 
tratado (CHERNICHARO, 2008). 
O reator UASB é constituído por um separador trifásico (sólido/líquido/gás). É 
alimentado por fluxo ascendente onde o afluente ao entrar em contato, com a manta de lodo, 
sofre reações fundamentais para o seu tratamento. Após sofrer as devidas reações, o efluente 
sai através de calhas coletoras localizadas no topo do reator. No alto do reator, o gás produzido, 
é encaminhado para saída no alto do reator. O líquido contendo partículas em suspensão e, 
eventualmente, o lodo disperso da manta de lodo, escoa através da abertura entre placas do 
separador trifásico, atingindo a zona de decantação. Nessa zona, os sólidos em suspensão 
retornam a câmara de digestão com o auxílio das paredes inclinadas do separador interno, 
impedindo o arraste para fora do sistema. O esgoto tratado deixa o sistema por transbordamento 
em calhas coletoras distribuídas no topo do reator. A Figura 3 apresenta um desenho 
esquemático de um reator UASB. 
 
 
19 
 
 
 
Figura 2 - Desenho esquemático do interior de um UASB. Fonte: Adaptado de 
Chernicharo (2008) 
 
Estes reatores, apresentam vantagens como baixo custo de construção, alta capacidade de 
retenção de biomassa em seu interior, permitindo tempo prolongado de retenção de 
microorganismos, baixa produção de lodo, suporta o tratamento de altas cargas orgânicas e 
elevada estabilidade em situações de variações das características da água residuária 
(FORESTI,2002). 
De acordo com Chernicharo (1997) as principais desvantagens da utilização dos reatores 
UASB no tratamento de águas residuárias são: possibilidade de distúrbios devido a choques de 
carga orgânica hidráulica, presença de compostos tóxicos ou ausência de nutrientes. 
Os reatores UASB representam um grande avanço na aplicação da tecnologia anaeróbia 
para o tratamento direto de águas residuárias. Como qualquer reator biológico, possui vantagens 
e desvantagens, no entanto sua utilização tem demonstrado ser ele o de maior sucesso entre os 
reatores anaeróbios (KATO et al.,1999). 
Uma das características principais para o sucesso do funcionamento do reator é a 
formação de uma biomassa que tenha uma intensa atividade, podendo ser desenvolvida na 
forma de flocos ou mesmo granular. 
20 
 
 
A implementação da tecnologia anaeróbia no Brasil foi embasada nas condições 
ambientais favoráveis, no déficit nas estruturas de saneamento básico e necessidade de sistemas 
de baixo custo, uma vez que, existem restrições financeiras (FORESTI, 2002). Foresti et al. 
(2006) apresenta a ideia de tratamento de esgotos sustentável, baseada em três questões: 
proteção da saúde pública, proteção ambiental e recuperação de recursos. Neste contexto, se 
encaixam perfeitamente as tecnologias de tratamento anaeróbio, uma vez que podem chegar a 
eficiências satisfatórias com baixo custode implantação. 
O desenvolvimento da tecnologia anaeróbia para tratamento de efluentes líquidos tem a 
finalidade de reduzir o tempo de detenção hidráulica, reter o máximo de biomassa, tornar a 
operação destes sistemas mais simples e estimar a eficiência de remoção de matéria orgânica 
de acordo com as características do efluente (HENZE e HARREMÖES, 1983). 
A aplicabilidade de processos anaeróbios em efluentes de indústrias de bebidas já é 
conhecida. HIRATA (1994), KATO (1994), e McCARTY (2001), comentam outros segmentos 
industriais tais como álcool, laticínios, alimentos, frigoríficos, abatedouros e papéis, para os 
quais já existe experiência suficiente em tratamento anaeróbio e que ainda devem ter muito 
mercado para o futuro. 
O tratamento de efluentes de indústria de bebidas tem demonstrado uma alta eficiência 
quando se utiliza o reator UASB em escala real (AUSTERMANN-HAUN e KARL-HEIN, 
1997), assim como em laboratório e reator piloto (MARTINÉZ et al., 2000). As experiências 
piloto podem reproduzir muitos dos fenômenos que ocorrem no reator em escala real. 
Alves (2012), utilizou no tratamento de água residuária da indústria de refrigerantes com 
variação de DBO de 1.800 a 4.500 mgO2/L e pH relativamente ácido, tecnologias de tratamento 
preliminar para remoção de materiais particulados e gorduras, seguido de tratamento anaeróbio 
por reator UASB, e sistema de floculação e decantação. Sendo que, no último nível de 
tratamento são utilizados coagulantes (PAC) e polímeros para floculação e decantação e, por 
último, processo de desinfecção por ultravioleta. Esse processo se encarregava em deixar a água 
passível de descarte ambientalmente correto em corpo d’água classe 2, obtendo na saída uma 
DBO entre 23 e 277 mgO2/L e pH próximo a neutralidade, mas não era suficiente para que a 
água pudesse ser reutilizada. 
 
 
 
21 
 
 
2.3 CRITÉRIOS DE PROJETO DO REATOR UASB 
 
Para projetar um reator UASB é necessário que seja definido em qual critério será baseado 
o projeto. O conhecimento desses critérios está relacionado com a eficácia do processo de 
tratamento do efluente. Um dos fatores que medem a eficiência do reator é sua habilidade em 
desenvolver e manter um lodo, possuindo uma elevada atividade e excelentes características de 
sedimentação (HAMERSKI, 2012). Vários fatores como tempo de detenção hidráulica, carga 
orgânica volumétrica (COV), velocidade superficial do líquido, dentre outros, são base para o 
projeto do reator, e são escolhidos em função da temperatura de operação. Após a definição 
desses parâmetros, definem-se características construtivas do sistema como separador gás-
sólido-líquido, dispositivo do sistema de distribuição da água residual, entre outros (ZAIAT, 
2003). 
 
2.3.1 Inoculação e partida 
 
O start up (partida) do sistema é marcado por instabilidades operacionais. A inoculação 
prévia favorece a seleção e retenção de massa microbiana, uma vez que sem inoculação o tempo 
de desenvolvimento é da ordem de 6 meses. 
 
2.3.2 Características da biomassa em reatores UASB 
 
Uma das principais características do reator UASB é o desenvolvimento de um lodo com 
elevada capacidade de sedimentação, notadamente lodo granular. As boas propriedades de 
sedimentação dos microrganismos são principalmente decorrentes da agregação dos 
microrganismos, proporcionando um aumento no diâmetro da partícula. No entanto, a formação 
da biomassa por floculação apresenta uma boa performance, uma vez que é essencial para 
garantir um efluente com baixa concentração de sólidos suspensos (CHERNICHARO, 1997).
22 
 
 
2.4 ASPECTOS LEGAIS PARA LANÇAMENTOS DE EFLUENTES NO BRASIL E NO 
ESTADOS DE MINAS GERAIS 
 
No Brasil o lançamento de efluentes está sujeito a normativas federais, estaduais e 
municipais, respeitando-se essa hierarquia. As normativas estaduais e municipais podem ser 
mais restritivas que a nacional, devendo ser cumprida sempre a mais restritiva. 
A Resolução CONAMA n° 357 de 2005 (CONAMA, 2005) define os padrões e condições 
a serem atendidos para o lançamento de efluentes em corpos d’água, classifica-os e dá diretrizes 
para serem cumpridas. Em maio de 2011 a Resolução CONAMA n°430 (CONAMA, 2011), 
complementou e alterou a resolução anterior. 
As principais alterações são relativas a novas definições e diretrizes para gestão de 
efluentes, definição de condições e parâmetros específicos para efluentes de sistema de 
tratamento de esgotos sanitários, entre outras. As condições e padrões para o lançamento de 
efluente de sistema de esgoto sanitários podem ser visualizados na Tabela 1. 
 
TABELA 1 - Condições e padrões para o lançamento de efluentes de sistemas de tratamento 
sanitários conforme Resolução CONAMA nº 430/2011. Fonte: CONAMA (2011) 
 
 
 
No estado de Minas Gerais, a classificação dos corpos d’água e as diretrizes para o 
enquadramento são regulamentados pela Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-
MG n°01 de 5 de maio de 2008 (COPAM, 2008), norma derivada da resolução CONAMA 357 
23 
 
 
e mais restritiva, conforme o interesse do estado. Parâmetros como DBO e DQO foram 
inseridos, conforme Tabela 2. 
 
 
TABELA 1 - Padrões de lançamento de efluente conforme DN COPAM/CERH-MG 
nº01/2008. Fonte: COPAM (2008) 
 
 
24 
 
 
3. MATERIAIS E MÉTODOS 
 
3.1 DADOS GERAIS SOBRE A INDÚSTRIA DE REFRIGERANTE 
 
A pesquisa foi realizada entre os meses de outubro de 2015 a maio 2016, em uma indústria 
de refrigerantes, localizada na cidade de Uberaba, MG e com filial em Igarapava, SP. O 
empreendimento possui capacidade de produção de 235.000 litros/ dia de sabores variados de 
refrigerantes. Quantitativamente, são gerados em torno de 2 a 4 litros de efluentes líquido para 
cada litro de refrigerante processado. 
 
3.2 CARACTERIZAÇÃO DA ÁGUA RESIDUÁRIA 
 
Os pontos de amostragem foram escolhidos com base na quantidade e qualidade dos 
efluentes encaminhados para o tanque de armazenamento do efluente bruto (água de processo). 
Sabendo que o efluente apresentaria características variáveis conforme a atividade e horário de 
cada etapa do processo produtivo, foram coletadas três amostras de um único ponto, em um 
período de 12 horas, sendo efluentes decorrentes da primeira lavagem da linha de produção, do 
processo produtivo e a da última lavagem da linha de produção. A caracterização físico-química 
foi realizada com todas as amostras. 
Para a caracterização físico-química do efluente, foram determinados os parâmetros: 
Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), Demanda Química de Oxigênio (DQO), Sólidos 
Sedimentáveis (SS), Sólidos Suspensos Totais (SST), pH, Temperatura, Cor, Turbidez, 
Surfactantes, Óleos/Graxas (O&G), Fósforo Total e Nitrogênio Amoniacal. As análises foram 
realizadas de acordo com Standard Methods for Examination of Water and Wastewater (APHA, 
2012). Todos os ensaios foram realizados por laboratório acreditado pelo Instituto Nacional de 
Metrologia, Normalização e Qualidade Industrial – INMETRO. A Tabela 1 apresenta as 
características da água residuária gerada no processo de fabricação de refrigerantes da indústria. 
 
3.3 TRATABILIDADE ANAERÓBIA EMPREGANDO REATOR UASB 
 
Após a caracterização do efluente industrial, optou-se pela tratabilidade anaeróbia 
empregando-se um reator anaeróbio de fluxo ascendente e manta de lodo (UASB), em escala 
de laboratório (Figura 4). A instalação e operação do sistema experimental aconteceram anexas 
25 
 
 
ao laboratório de microbiologia, do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia do 
Triângulo Mineiro (IFTM), Uberaba, MG. 
O reator foi confeccionado em acrílico, possuindo um volume útil de 1,5 litros,formato 
cilíndrico, separado em dois compartimentos: o corpo (promove contato entre as bactérias e o 
efluente) e a parte superior com o separador trifásico (gás- sólido- líquido). As dimensões são 
mostradas na Figura 4. 
 
FIGURA 3 - Dimensões do reator UASB 
 
FONTE: Adaptado de ROCHA, (2012) 
 
Foram inoculados 500 ml de lodo anaeróbio, o que correspondia aproximadamente 1/3 
do volume do reator. Primeiramente, foi utilizado o lodo da ETE Uberaba por um período de 
20 dias, posteriormente foi adicionado um lodo com qualidade superior ao da ETE Uberaba, o 
da Dacar Avícola, visando melhorar a qualidade da biomassa do reator, uma vez que, se tratava 
de uma biomassa com maior concentração de material orgânico melhorando o rendimento em 
metabolização da matéria orgânica presente no efluente e consequentemente uma partida mais 
rápida do reator anaeróbio. Para que o lodo pudesse se ambientar passando de um efluente 
doméstico para um industrial, o efluente industrial foi diluído nas primeiras semanas numa 
proporção 2:1 em água obtida pelo sistema de distribuição da concessionária local. A fase de 
aclimatação ao novo ambiente durou em torno de dois meses. 
26 
 
 
 Com o lodo já aclimatado, iniciou-se a operação normal do reator. A alimentação foi 
realizada através de recipientes plásticos de 20L e uma bomba dosadora EX0704 
eletromagnética pulsante com diafragma em teflon. Pelo fato de não conseguir uma boa 
regulagem da bomba para pequenas vazões e temendo velocidade de fluxo ascendente muito 
elevada provocando o arraste excessivo de partículas do lodo, levando a diminuição da 
eficiência, instalou-se um filtro de papel da marca Melitta na saída do reator evitando que as 
partículas do lodo entrassem em contato com o efluente alterando sua qualidade. 
A operação do sistema foi em regime contínuo e os recipientes plásticos para alimentação 
mantidos em temperatura ambiente. O reator UASB trabalhou recebendo esgoto bruto. Tendo 
conhecimento prévio de que os valores da temperatura ficariam em torno de 28 – 30ºc, pelas 
condições climáticas da cidade de Uberaba, o tempo de detenção hidráulica (TDH) escolhida 
para operação foi de 9 horas, o que resultou numa média de vazões volumétricas de 4,9 L/d. 
Durante o período da pesquisa foram realizadas coletas semanais do efluente para o 
abastecimento do sistema. As amostras apresentaram pH entre 4,19 e 4,42 e temperatura 
ambiente, entre 25 e 27°C. O efluente teve seu pH corrigido com bicarbonato de sódio e foi 
mantido entre 6,5 e 7,5.Com o intuito de não permitir o escape da biomassa juntamente com o 
efluente tratado e de promover maior contato entre o efluente e os microrganismos, utilizou-se 
como meio suporte discos plásticos de baixa densidade utilizados em reatores do tipo MBBR 
(Moving Bed Biofilm Reactor). Como a densidade é menor do que a do efluente utilizou-se 
uma esponja de aço inox (modelo Scotch-Brite – 3M) para manter a biomassa completamente 
imersa. Para controle do sistema de tratamento criou-se um programa de monitoramento 
conforme a tabela abaixo: 
TABELA 3. Programa de monitoramento do reator anaeróbio de bancada 
PROGRAMA DE MONITORAMENTO 
PARÂMETROS UN. 1 -AFLUENTE 2 - UASB 3 - EFLUENTE REATOR UASB 
 
Vazão Aplicada (CIRCUITO FECHADO) Q DIÁRIA .... .... 
DQO Total mg/L-1 1X P/SEMANA .... 1X P/SEMANA 
Produção do biogás(eficiência) mg/L-1 .... 1X P/SEMANA .... 
ESTABILIDADE OPERACIONAL ( Antes UASB e pós UASB) 
Temperatura (estabilidade) mg/L-1 DIÁRIO 
.... 
pH(estabilidade) mg/L-1 DIÁRIO 
.... 
 
 
LODO 
Sólidos Totais 
mg/L-1 
 
CASUAL .... 
Sólidos Totais Voláteis 
mg/L-1 
 
CASUAL .... 
 
27 
 
 
 
4. RESULTADOS E DISCUSSÃO 
 
Em relação aos dados apresentados na Tabela 4, nota-se que se trata de um efluente com 
constituintes orgânicos dissolvidos, não necessitando de tratamento preliminar. Possui alta 
concentração orgânica devido ao açúcar do xarope e dos extratos vegetais utilizados na 
formulação das bebidas, contudo de boa degradabilidade. 
 
TABELA 4 - Caracterização das águas residuárias da indústria de refrigerantes 
 
 
Em função da caracterização físico-química do resíduo líquido, foi possível calcular a 
relação DQO/DBO5, que forneceu um valor médio para o fator de biodegradabilidade. De 
acordo com Von Sperling (2005), a relação de DQO/DBO5 fornece indicações sobre a 
biodegradabilidade de um efluente e esta relação deve ser menor que 2,5. Conforme podemos 
visualizar na Tabela 5, percebe-se que a relação DQO/DBO é de 0,68, portanto é menor que 
2,5 indicando efluente de boa biodegradabilidade e potencialmente tratado por processos 
biológicos. 
 
TABELA 5 - Relação DQO/DBO5 dos pontos de amostragem 
 
28 
 
 
 
 
 
 Quanto à concentração de nutrientes, fósforo e nitrogênio, a carga orgânica é elevada, 
mas para o crescimento dos microrganismos é satisfatório. Para a remoção destes nutrientes 
seria necessário o emprego de um tratamento terciário. 
A presença de óleos, graxas e surfactantes no efluente industrial são devido à limpeza da 
linha de produção e a quantidade apresentada foi insignificativa para formação e acumulação 
de escuma no interior do reator, não interferindo no tratamento. 
O pH apresentou características ácidas necessitando de prévia correção para atingir um 
valor aceitável para alimentação do reator (entre 6,8 e 7,4). 
Os parâmetros turbidez e a cor aparente são parâmetros de importância para ser aplicado 
na avaliação da qualidade de água destinada a reuso, devido à estética, não sendo parâmetros 
de estudo neste trabalho. 
Pela análise da Tabela 3, foram encontrados valores acima do limite máximo permitido 
pela Deliberação nº01 do COPAM (2008), para lançamentos de efluentes no Estado de Minas 
Gerais, reforçando a necessidade de tratamento dos efluentes gerados pela indústria em estudo. 
 
 
 
 
 
4.1 ANÁLISE DA BIOMASSA 
 
Os resultados dos dois inóculos utilizados para partida do reator, com o objetivo de 
verificar a qualidade da biomassa utilizada pode ser visualizado na tabela 6. 
 
TABELA 6 - Análise de Sólidos Totais (ST) e Sólidos Voláteis (SV) 
 
 
 
Podemos observar que o inóculo proveniente da Dacar Avícola (DA) tem qualidade 
superior ao de Uberaba (URA), visto que seus grânulos são maiores, mais consistentes e com 
formato mais simétrico. A análise dos sólidos comprova a superioridade de uma biomassa em 
29 
 
 
relação a outra. Observa-se que a biomassa da Dacar apresentou em sua composição 96,3% de 
material orgânico, sendo apenas, 3,6% de material inorgânico, enquanto o inóculo de Uberaba 
teve apenas 76,9% de material orgânico na sua composição. Houve uma boa adaptação da 
biomassa inoculada no reator UASB ao efluente bruto da indústria, devido à eficiência média 
de remoção de DQO durante a fase de partida variou entre sendo de 60,3% a 65,8%. 
 
4.2 PRODUÇÃO DO BIOGÁS 
 
A verificação da geração do biogás permite saber se o reator está operando 
adequadamente ou não. A produção de biogás foi medida empregando-se o método de 
deslocamento de líquido utilizando frascos de Mariotte. Na aplicação deste procedimento, 
considerou-se que o CH4 era o principal constituinte do biogás. 
A vazão do biogás produzida foi estável durante o período da pesquisa, ocorrendo 
pequenas variações. (Figura 7) 
 
 
 
FIGURA 7 - Vazão e qualidade do biogás produzido 
 
 
De acordo com as referências obtidas, o biogás tem qualidade relativamente superior a 
qualidade geral obtida por Gulsen e Turan (2004), Sorti el al. (2006), Prado e Campos (2008) e 
Prado Campos e Silva (2010), e aproximadamente dentro dos 70 % a 80 % que são propostospor Metcalf e Eddy (2003) e Chernicharo (2007). Além de ser superior àquela esperada pelos 
30 
 
 
cálculos prévios de eficiência do sistema, a partir dos dados geométricos do reator, do TDH 
adotado e da caracterização do efluente. Isto significa que o biogás gerado por esse sistema é 
apropriado para produção de energia e pode tornar um sistema de aproveitamento energético 
mais viável, já que tem grande proporção de metano. 
A qualidade do biogás pode ser creditada ao tipo de efluente, que é basicamente composto 
por açucares (carboidratos), que são facilmente digeridos pelas bactérias presentes no meio. 
 
4.3 EFICIÊNCIA DO TRATAMENTO POR REATOR UASB – ESCALA 
LABORATORIAL 
 
A estimativa da eficiência de reatores UASB ainda é realizada através de relações 
empíricas, obtidas por meio de resultados experimentais de reatores em operação. Para avaliar 
a eficiência do reator em relação à degradação da matéria orgânica, utilizou-se o parâmetro 
DQO. 
 
 
 
FIGURA 8. Remoção de matéria orgânica em forma de DQO durante a fase operacional 
 
 
As análises de DQO foram realizadas segundo Chernicharo (2007), verifica-se que a 
remoção de matéria orgânica, em termos médios, do reator anaeróbio foi de 74, 03%, sendo 
dado pela Equação 1. O que indica que o reator trabalhou muito bem e produziu um efluente 
passível de descarte correto, atendendo tanto a legislação Federal quanto a Estadual. 
 
31 
 
 
 
% 𝑫𝑸𝑶 𝒓𝒆𝒎𝒐𝒗 = 𝑫𝑸𝑶 𝒂𝒇𝒍−𝑫𝑸𝑶 𝒆𝒇𝒍
𝑫𝑸𝑶 𝒂𝒇𝒍
 𝒙 𝟏𝟎𝟎 (Eq. 1) 
 
Onde: 
% DQOremov = porcentagem de DQO removida 
DQOafl = concentração de DQO afluente 
DQOefl = concentração de DQO efluente 
 
 
A verificação do pH foi realizada diariamente e durante o período de operação do reator 
não mostrou grandes variações (Figura 9), sendo o pH corrigido com aproximadamente 5 
gramas de bicarbonato de sódio por litro de efluente (proporção aproximada de 
gBicarbonato:gDQO 1:1 de acordo com as análises de caracterização), para que mantivesse o 
pH em aproximadamente 7, já que o efluente bruto encontrava-se com um pH muito ácido. O 
pH permaneceu dentro das faixas de 7,16 ± 0,72 e 7,26 ± 0,76 respectivamente para afluente 
e efluente. Valores que se encontram próximos à faixa ótima de desenvolvimento para esse tipo 
de sistema, que deve ser mantido acima de 6,2, de acordo com Chernicharo (2008). 
 
 
 
FIGURA 9 -Valores de pH afluente e efluente no reator UASB 
 
 
Assim como o pH, a temperatura não mostrou grandes variações (Figura 10). Verificam-
se variações de temperatura no afluente nos períodos de abastecimento do reator, uma vez que, 
o efluente ao chegar ao laboratório se encontrava em temperatura ambiente, e a partir desse 
momento era refrigerado. 
 
32 
 
 
 
FIGURA 10 -Valores de temperatura afluente e efluente no reator UASB 
 
 
FIGURA 10 -Valores de temperatura afluente e efluente no reator UASB 
 
 
A temperatura se manteve nos valores para afluente e efluente de 12,9 ± 3,1 °C e 29 ±
4,2°C, respectivamente. A temperatura do efluente manteve-se dentro da faixa de 30 a 35°C, 
quando o crescimento da maioria dos microrganismos anaeróbios é considerado ótimo. 
33 
 
 
 
5. CONCLUSÃO 
 
 
Com base nos resultados obtidos, o inóculo apresentou boa adaptação ao resíduo líquido 
da fabricação de refrigerantes, devido ao reduzido tempo da fase de partida para aclimatação 
dos microorganismos anaeróbios demonstrando uma elevada afinidade da biomassa pelo 
substrato. A caracterização físico-química do resíduo líquido, permitiu identificar a boa 
biodegradabilidade do efluente a ser tratado, resultando numa relação DQO/DBO de 0,68, 
potencialmente tratado por processo biológico. 
 As configurações de projeto do reator UASB garantiram boas condições de 
tamponamento, retenção e digestibilidade de sólidos. A boa eficiência do reator é demonstrada 
em relação à remoção de matéria orgânica na forma de DQO (74,03%) e capacidade elevada de 
produção de biogás (70 a 80%). 
A aplicação do tratamento anaeróbio, em indústrias de bebidas de médio porte, é bastante 
positiva. 
34 
 
 
 
 
6. RECOMENDAÇÕES 
 
Para continuidade da pesquisa nesta área sugere-se: 
 Destaca-se o uso das lagoas de polimento como pós-tratamento, pelo fato de se manter, 
em todo o sistema, a simplicidade conceitual já assumida para os reatores anaeróbios. As lagoas 
de polimento podem contribuir substancialmente para uma remoção significativa de DBO, SST 
no reator anaeróbio, além de remover patógenos constituindo aspecto importante, uma vez que, 
está relacionado à possibilidade de reuso. Nesse sentido as lagoas de polimento são um sistema 
interessante para aplicação em países em desenvolvimento, devido à possibilidade de 
higienização dos efluentes do reator UASB como também possibilitar a recuperação de água e 
nutrientes, para o reuso industrial. 
35 
 
 
7. REFERÊNCIAS 
 
 
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