Tratamento de efluentes

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Tratamento de Efluentes 
Aula 07 - Princípios e etapas do 
tratamento de efluentes 
Prof. Dr. Aleksándros Souza 
PROCESSOS DE TRATAMENTO DE 
EFLUENTES 
Princípios e definições 
• Os processos de tratamento de esgotos são 
formados por uma série de operações 
empregadas para a remoção de substâncias 
indesejáveis ou para transformação destas em 
outras não tão agressivas. 
Princípios e definições 
• A remoção dos poluentes no tratamento, de 
forma a adequar o lançamento ao padrão de 
qualidade estabelecido pela legislação 
vigente, está associada ao nível e eficiência do 
tratamento. 
Princípios e definições 
• Apesar dos inúmeros processos para o 
tratamento de esgoto, a decisão pelo 
processo a ser empregado deve 
considerar, principalmente, as condições do 
curso d´água receptor e a característica do 
esgoto bruto gerado. 
NÍVEIS DE TRATAMENTO DE 
EFLUENTES 
Níveis de tratamento de efluentes 
• O tratamento de esgotos é usualmente 
classificado por níveis 
 
– Tratamento preliminar 
– Tratamento primário 
– Tratamento secundário 
– Tratamento terciário (ou pós-tratamento) 
– Desinfecção* 
* A desinfecção pode ser considerada um dos níveis de tratamento de efluentes, 
muito embora possa estar associada a qualquer dos demais níveis. 
Níveis do tratamento de efluentes 
Tratamento 
preliminar 
Tratamento 
primário 
Tratamento 
terciário ou 
pós-
tratamento 
Tratamento 
secundário 
Fig. 1 – Níveis de tratamento de efluentes 
Níveis do tratamento de efluentes 
Fig. 2 – Fluxograma dos níveis de tratamento de efluentes 
TRATAMENTO PRELIMINAR 
Tratamentos preliminar e primário 
• Processos mecânicos ou físicos 
 
– Retirada do material particulado em suspensão 
Tratamentos preliminar e primário 
• Processos mecânicos ou físicos 
 
– Remoção de poluentes que causariam problemas 
operacionais 
 
– Operações unitárias ou processos 
• Gradeamento 
• Caixa de remoção de areia, óleos e graxa 
Tratamento preliminar 
– O tratamento preliminar do esgoto objetiva 
apenas a remoção de sólidos grosseiros (de 
maiores dimensões) por meio de mecanismos 
físicos de sedimentação. 
 
– Nesta fase são empregados processos como 
• Gradagem, ou gradeamento, composto por grades 
grosseiras, finas e/ou peneiras rotativas 
• Desarenação, onde ocorre a remoção de areia por 
processo mecânico pelo desarenador 
• Desengorduramento em caixas de gordura ou pré-
decantadores. 
Tratamento preliminar 
• Objetivo 
– Remoção de sólidos grosseiros e areia 
• Remoção de materiais flutuantes 
• Remoção de material grosseiro e pesado 
• Acondicionamento 
grade caixa de areia 
medidor 
de vazão 
Fig. 3 – Tratamento preliminar 
Tratamento preliminar 
• Importância 
– Redução da DBO e dos S.S. 
– Aumenta a durabilidade dos equipamentos 
 
• Etapas 
– Gradeamento 
– Trituração 
– Desarenação 
– Equalização (tanque) 
– Caixa de gordura 
Tratamento preliminar 
• Finalidades da remoção de sólidos 
grosseiros 
– Proteger as unidades subsequentes 
– Proteger as bombas e tubulações 
– Proteger os corpos receptores 
 
• Finalidades da remoção de areia 
– Evitar abrasão nas bombas e tubulações 
– Evitar obstrução em tubulações 
– Facilitar o transporte do líquido 
Tratamento preliminar 
• Gradeamento 
– Objetivos 
• Remoção do material grosseiro 
em suspensão 
• Proteção das tubulações, das 
bombas e rotores, etc. 
• Aumenta eficiência na operação e 
desinfecção 
 
– Considerações no projeto 
• Espaçamento de barras 
• Inclinação da grade 
• Condições hidráulicas 
 
– Limpeza 
• Manual 
• Automática 
Fig. 4 – Calha Parshall 
com gradeamento 
Fig. 5 – 
Gradeamento 
mecanizado 
Fig. 6 – 
Gradeamento 
mecanizado duplo 
Tratamento preliminar 
Fig. 7 – Detalhes do dimensionamento de gradeamento 
Tratamento preliminar 
• Caixa de areia 
– Objetivos 
• Remover areia e outras partículas densas decantam 
com a redução da velocidade. 
• Evitar a abrasão de bombas e obstrução de tubulações 
Tratamento preliminar 
• Caixa de areia 
– Tipos 
• Caixa de areia tipo canal: um ou mais canais longos e 
estreitos e com espaço no fundo para acúmulo de 
material. Possui coletores mecânicos; v = 0,3 m/s. 
• Caixa com fundo tronco-piramidal: mais usado em 
pequenas estações; os vertedouros de entrada e saída 
são situados em lados opostos, havendo um raspador 
central que empurra areia para o tronco de pirâmide 
(fundo do tanque), de onde é removida por um 
transportador mecânico. Tempo de retenção = 15 a 20 
min. 
Tratamento preliminar 
• Caixa de areia 
Fig. 8 – 
Caixa de 
areia de 
pequeno 
porte 
Fig. 9 – 
Caixa de 
areia de 
grande porte 
(duas vistas) 
Tratamento preliminar 
• Tanque de equalização 
– Objetivo 
• Homogeneização da vazão e da concentração do 
efluente 
– Resultado 
• Evita choques hidráulicos e de concentração (carga 
orgânica constante) 
• Neutralização do pH 
• Garante alimentação contínua 
 
 
 
Tratamento preliminar 
• Tanque de equalização 
 
 
Fig. 10 – Dimensionamento de um 
tanque de equalização 
Fig. 11 – Construção de um tanque 
de equalização 
TRATAMENTO PRIMÁRIO 
Tratamento primário 
• Remoção 
– Parte dos sólidos em suspensão (SS) sedimentáveis 
– Parte da matéria orgânica (MO) 
 
• Operações unitárias ou processos 
– Peneiramento 
– Sedimentação 
– Tanque de decantação primária 
– Tanque antisséptico 
Tratamento primário 
• Objetivo 
– Remoção de sólidos em suspensão sedimentáveis 
– Remoção materiais flutuantes (óleos e graxas) 
– Remoção de parte da matéria orgânica em suspensão 
lodo primário 
Fig. 12 – Curva de diminuição dos SS e parte da MO 
em um tratamento primário de efluentes 
Tratamento primário 
• Antes de passar por esta etapa, que constitui 
o tratamento propriamente dito, o esgoto 
ainda possui suas características poluidoras. O 
tratamento primário, portanto, visa à remoção 
de sólidos sedimentáveis e parte da matéria 
orgânica, através de mecanismos físicos, 
predominantemente. 
Tratamento primário 
• Nesta fase há a separação da água dos 
materiais poluentes a partir da sedimentação 
física nos equipamentos. 
Tratamento primário 
• Sedimentação 
– Objetivo 
• Separação dos sólidos em suspensão para partículas 
com diâmetros médios menores que 5 mm. 
– Processos 
• Nas caixas de areia 
• Nos decantadores primários 
• Nos decantadores secundários (clarificadores) 
 
 
Tratamento primário 
• Sedimentação 
– A operação de sedimentação ou decantação é 
designada por clarificação quando o interesse 
principal é obter um líquido sobrenadante 
“purificado”. 
– Denomina-se por espessamento no caso de se 
pretender concentrar as partículas em suspensão. 
Tratamento primário 
• Sedimentação 
– Tipos de decantadores 
• Decantadores primários: 
recebem o esgoto bruto, 
antes do tratamento 
secundário 
• Decantadores circulares: 
custos baixos de aquisição 
de equipamentos e 
manutenção quando 
comparados aos 
retangulares. Fig. 13 – Decantadores 
circulares (duas vistas) 
Tratamento primário 
• Sedimentação 
– Considerações no projeto 
• Profundidade: 3 – 4 metros 
• Tempo de retenção: 2 – 3 horas 
 
– Mecanismo 
• Carreamento de lodo sedimentado e sólidos 
flutuantes. 
Tratamento primário 
• Entretanto, em alguns casos, este processo 
pode ser ajudado pela adição de agentes 
químicos que possibilitem a obtenção de 
flocos de matéria poluente de maiores 
dimensões e assim mais facilmente 
decantáveis. 
Tratamento primário• O principal equipamento utilizado nesta etapa 
é o decantador primário, cuja função é 
clarificar o esgoto, removendo os sólidos 
que podem sedimentar, isoladamente ou em 
flocos. 
Tratamento primário 
• As partículas que sedimentam no fundo do 
decantador formam o chamado lodo 
primário, o qual será retirado dessa 
unidade. Além dele, o tratamento primário 
também promove a remoção de flutuantes 
como espuma, óleos e graxa, acumulados na 
superfície. 
Tratamento primário 
• Importância 
– Remoção da matéria orgânica decantável (30 a 
50% dos sólidos em suspensão) 
– Remoção da escuma que flutua para a superfície 
• Etapas 
– Sedimentação Primária 
– Flutuação com ar dissolvido 
– Coagulação química 
Tratamento primário 
• Eficiência de remoção 
– 60% de sólidos suspensos (S.S.) 
– 35% de Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO) 
TRATAMENTO SECUNDÁRIO 
Tratamento secundário 
• Remoção 
– Matéria orgânica (MO) 
– Sólidos em suspensão (SS) 
– Sólidos dissolvidos (SD) 
 
• Desinfecção 
 
Tratamento secundário 
• Operações unitárias ou processos 
– Lodo ativado 
– Lagoas de estabilização 
– Filtros biológicos 
 
Tratamento secundário 
• Objetivo 
– Remoção de matéria orgânica dissolvida 
– Remoção matéria orgânica em suspensão não 
removida no tratamento primário 
Tratamento secundário 
• Classificação (tipos de tratamentos 
secundários) 
– Tratamentos físico-químicos 
• Processos Oxidativos Avançados (POA) 
• Processos por membranas 
• Cloração 
Tratamento secundário 
• Classificação (tipos de tratamentos 
secundários) 
– Tratamentos biológicos 
• Aeróbios 
• Lodos Ativados 
• Filtro Biológico 
• Sistema de Lagoas 
• Anaeróbios 
• Digestão Anaeróbia 
Tratamento secundário 
• Classificação (tratamentos biológicos) 
– Quanto à fixação de biomassa 
• Biomassa Livre 
– Lodo Ativado 
– Sistema de Lagoas 
– Digestão Anaeróbia 
• Biomassa Fixa 
– Filtros Biológicos 
– Discos Biológicos 
Tratamento secundário 
• Classificação (tratamentos biológicos) 
– Quanto ao oxigênio 
• Aeróbios 
• Anaeróbios 
• Anóxicos (remoção de compostos nitrogenados) 
Tratamento secundário 
• No tratamento secundário predominam os 
mecanismos biológicos com o objetivo 
principal de remoção de matéria orgânica e 
nutrientes, principalmente nitrogênio e 
fósforo. 
Tratamento secundário 
• Esta etapa geralmente constitui um processo 
biológico do tipo lodo ativado ou filtro 
biológico, onde a matéria orgânica é 
consumida por micro-organismos nos reatores 
biológicos, os quais são normalmente 
compostos por tanques com grande 
quantidade de micro-organismos aeróbios. 
Tratamento secundário 
participação de 
microrganismos 
contato entre os 
micro-organismos e 
o material orgânico 
contido no esgoto 
matéria 
orgânica + H2O bactérias 
mais 
bactérias 
+ + CO2 
Fig. 14 – Fluxograma do tratamento secundário de 
efluentes 
Tratamento secundário 
• O esgoto saído do reator biológico contém 
grande quantidade de micro-organismos e 
reduzida de matéria orgânica: estes micro-
organismos sofrem posteriormente um 
processo de sedimentação nos chamados 
sedimentadores ou decantadores 
secundários. 
Tratamento secundário 
• No sistema de lodos ativados, o esgoto vai 
para tanques de aeração onde as bactérias 
existentes no próprio esgoto se alimentam da 
matéria orgânica e consomem oxigênio. 
Tratamento secundário 
• Com isso, as bactérias se agrupam, eliminando 
a matéria orgânica, e passam para o tanque 
de decantação, formando um lodo. 
 
• Esse lodo é recirculado para o tanque de 
aeração e o excedente é descartado através 
dos leitos de secagem. 
Tratamento secundário 
• Lodos ativados 
Fig. 15 – Esquema ilustrativo clássico do sistema de lodos ativados 
Tratamento secundário 
• Lodos ativados 
– É o método mais utilizado mundialmente para 
remoção de carga orgânica dos efluentes. 
– Foi desenvolvido na Inglaterra por Arden e 
Lockett em 1914 sendo composto basicamente 
por duas unidades 
• Tanque de aeração e 
• Decantador 
Tratamento secundário 
• Lodos ativados 
– Termo originado devido à suspensão bacteriana 
que retorna ao tanque de aeração. 
– Autodepuração artificialmente acelerada. 
– Os flocos são formado por dois grupos de 
Bactérias 
• Zoogleas 
• Filamentosas 
 
Tratamento secundário 
• Lodos ativados 
– Os flocos ficam em suspensão devido ao aporte de 
O2. 
– Podem promover uma total oxidação da DBO, 
além da remoção de compostos nitrogenados 
(anoxia). 
– Características 
• Alta eficiência de remoção de DBO (acima de 90%) 
• Pequena área para construção 
• Alto custo envolvendo construção, operação, energia 
Tratamento secundário 
• Lodos ativados 
Fig. 16 – Balanço mássico do sistema de lodos ativados 
Tratamento secundário 
• Lodos ativados 
– Injeção de ar 
• Metabolismo 
• Respiração 
• Crescimento celular 
– Bolhas de ar geradas por ar comprimido → 
através de um difusor submerso ou aerador 
mecânico → mistura turbulenta passa ar ao 
líquido. 
– Transferência de O2 
• Características do efluente 
• Características do sistema de aeração 
 
 
 
 
Fig. 17 – Sistema de 
lodos ativados (duas 
imagens) 
Tratamento secundário 
• A primeira unidade do processo secundário é 
o seletor biológico, cuja função de misturar 
suavemente o esgoto bruto afluente com lodo 
ativado proveniente do processo de 
tratamento de aeração prolongada, evitando o 
desenvolvimento de micro-organismos 
indesejáveis ao tratamento e melhora a 
propriedade de sedimentação do lodo. 
Tratamento secundário 
• Os valos de oxidação são unidades 
compactadas de tratamento cujas instalações 
concentram processos físicos químicos e 
biológicos, cujas unidades mais simples são 
compostas de 
– Dispositivo de entrada (caixa de passagem e 
distribuição que podem ser precedidas por 
sistema de gradeamento e medição). 
Tratamento secundário 
– Tanque de aeração, através do qual o esgoto é 
submetido a um processo de oxidação biológica 
que promove o crescimento de flocos biológicos e 
consequentemente a redução da Demanda 
Bioquímica de Oxigênio (DBO). 
– Dispositivo de saída, projetado em função do tipo 
fluxo (contínuo ou intermitente) exigido pela 
operação. 
Tratamento secundário 
• Sistemas anaeróbios 
– Adequados para industrias 
que geram efluentes sem 
grandes variações em suas 
características, como 
cervejeiras, indústrias de 
molho de tomate, 
indústrias de refrigerantes. 
Fig. 18 – Sistema anaeróbio 
Tratamento secundário 
• Sistemas anaeróbios 
– Em geral, no que diz respeito 
a remoção de carga orgânica, 
apresentam eficiência média 
e devem ser 
complementados. 
– Possuem custos de 
implantação e operação 
inferiores aos sistemas 
aeróbios. Fig. 18 – Sistema anaeróbio 
Tratamento secundário 
• Sistemas aeróbios 
– Adequados a quase todos os 
tipos de efluentes 
– Alguns tipos 
• Lagoas Aeradas 
• Valos de Oxidação 
• Dispositivos de Lodos Ativados Fig. 20 – Valo de oxidação 
Fig. 19 – Lagoa aerada 
Tratamento secundário 
• Sistemas aeróbios 
– Adequados a quase todos os 
tipos de efluentes 
– Alguns tipos 
• Lagoas Aeradas 
• Valos de Oxidação 
• Dispositivos de Lodos Ativados 
Fig. 21 – Dispositivos de lodos 
ativados (duas imagens) 
Tratamento secundário 
• Digestão anaeróbia 
– Na digestão anaeróbia, os micro-organismos 
envolvidos não podem sobreviver na presença de 
oxigênio. 
 
– A digestão anaeróbia é mais lenta que os 
processos aeróbios, mas tem a vantagem de 
produzir muito menos lodo. A maioria da matériaorgânica é convertida a CO2 e metano. 
Tratamento secundário 
• Digestão anaeróbia 
– O ecossistema anaeróbio - muito complexo - começa com 
bactérias hidrolíticas que decompõem as matérias 
complexas em substâncias mais simples, estes compostos 
orgânicos são transformados por bactérias acidogênicas 
em ácidos orgânicos que por sua vez são transformadas 
por outro conjunto - as bactérias acetogênicas - em ácido 
acético, o qual por sua vez é convertido por bactérias 
metanogênicas a metano. Outras bactérias 
metanogênicas aproveitam parte do CO2 e combinam-no 
com o hidrogênio para produzir mais metano. 
Tratamento secundário 
Matéria orgânica 
Ácidos Orgânicos 
CH4 
CO2 + H2 + H2S Bactérias fermentativas 
Metanogênicas 
hidrogenotróficas 
Metanogênicas 
 Acetoclásticas 
Fig. 22 – Fluxograma da digestão anaeróbia 
e CO2 
Tratamento secundário 
Fig. 23 – Fluxograma da 
digestão anaeróbia 
Tratamento secundário 
Biogás 
DQO 70-90% 
Fig. 24 – Digestão aeróbia x digestão anaeróbia 
Tratamento secundário 
Fig. 25 – Reatores de digestão anaeróbia 
Tratamento secundário 
• A passagem pelo decantador secundário 
permite que os flocos formados nos tanques 
de aeração se sedimentem e sejam 
encaminhados para um poço central 
interligado ao poço de sucção de lodo que, 
através de uma canalização pressurizada, 
remove-o para recirculação ou descarte. 
Tratamento secundário 
• Logo após, a unidade de adensadores de lodo 
permite a redução da quantidade de água 
contida no lodo sedimentado nos 
decantadores. 
Tratamento secundário 
• A prensa desaguadora é a ultima unidade da 
etapa de tratamento secundário, que opera 
com duas unidades e a torta produzida tem 
teor de sólidos na faixa de 18 à 20 %. 
• Esta torta de lodo é encaminhada até o local 
de estocagem através de correia 
transportadora para posterior disposição em 
aterro sanitário. 
Tratamento secundário 
• As 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. 
– De acordo com a forma predominante pela qual se dá a 
estabilização da matéria orgânica, as lagoas costumam 
ser classificadas em facultativas, anaeróbias, aeradas e 
de maturação. 
Tratamento secundário 
Fig. 26 – Lagoa de estabilização 
Tratamento secundário 
• Lagoas de estabilização 
– Vantagens 
• São normalmente a forma mais econômica de tratamento, 
quer em termos de construção como de operação e 
manutenção. Em geral não necessitam de fonte adicional 
de energia, para além da solar. 
• Conseguem reduzir a concentração de patogênicos até 
níveis bastante baixos o que é de grande importância 
quando o efluente tratado vai ser reutilizado na agricultura 
ou aquacultura. 
• Absorvem choques hidráulicos e orgânicos;. 
• Toleram concentrações elevadas de metais pesados. 
 
Tratamento secundário 
Fig. 27 – Funcionamento das lagoas de estabilização 
Tratamento secundário 
Fig. 28 – Lagoas de estabilização 
Tratamento secundário 
– Ao final do tratamento secundário, as águas 
residuais tratadas apresentam um reduzido nível 
de poluição por matéria orgânica, podendo na 
maioria dos casos, serem admitidas no meio 
ambiente receptor. 
 
TRATAMENTO TERCIÁRIO 
Tratamento terciário 
• Remoção 
– Nutrientes (P e N) 
– Compostos tóxicos 
– Compostos não biodegradáveis 
 
• Operações unitárias ou processos 
– Troca iônica 
– Osmose reversa 
– Ultrafiltração 
– Ultravioleta (UV) 
– Ozonização (O3) 
– Adsorção em leito de carvão ativado 
 
Tratamento terciário 
• Objetivo 
– Remoção de poluentes específicos (tóxicos ou 
compostos não biodegradáveis) 
– Remoção complementar de poluentes não 
retirados totalmente no tratamento secundário 
 
• É bastante raro no Brasil 
Tratamento terciário 
• Esta fase geralmente é fundamentada em processos 
biológicos realizados antes do lançamento final no 
corpo receptor, os quais realizam a desinfecção das 
águas residuais tratadas para a remoção dos 
organismos patogênicos ou de determinados 
nutrientes, como o nitrogênio e fósforo, que podem 
potenciar, isoladamente ou em conjunto, a 
eutrofização das águas receptoras. 
Tratamento terciário 
• O tratamento terciário também produz lodo, 
que deve ser adensado, digerido, secado e 
disposto corretamente. 
EFICIÊNCIA DOS TRATAMENTOS DE 
EFLUENTES 
Eficiência de remoção de poluentes 
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60
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DBO5 
Fig. 29 – Redução da DBO5 nos tratamentos de efluentes 
Eficiência de remoção de poluentes 
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Nitrogênio 
Fig. 30 – Remoção de nitrogênio nos tratamentos de efluentes 
Eficiência de remoção de poluentes 
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Fósforo 
Fig. 31 – Remoção de fósforo nos tratamentos de efluentes 
Eficiência de remoção de poluentes 
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Coliformes 
Fig. 32 – Remoção de coliformes nos tratamentos de efluentes 
Fig. 33 – Tecnologias de uma ETE 
Resumo 
• Processos de tratamento de efluentes 
 
• Tratamento preliminar 
 
• Tratamento primário 
 
• Tratamento secundário 
 
• Tratamento terciário 
 
• Eficiência dos tratamentos de efluentes 
 Prof. Dr. Aleksándros E.A.M. Souza 
 Engenheiro Químico (UFRN) 
 Mestre em Eng. Química (UFPE) 
 Doutor em Eng. Química (UFPE/UPV, Espanha) 
 e-mail: prof.aleksandros.souza@gmail.com